Nghiên cứu và phát triển dịch vụ IP datacast trên nền DVB

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG

NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN
DỊCH VỤ IP DATACAST TRÊN NỀN DVB

LÊ HUY THANH HOÀNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN
1. TS. PHẠM THÀNH CÔNG
2. PGS. NGUYỄN CHẤN HÙNG

HÀ NỘI 2013

-1-


BẢN CAM ĐOAN

Tôi là Lê Huy Thanh Hoàng, học viên cao học lớp kỹ thuật truyền thông
11BKTTT3 khóa 2011B. Thầy giáo hướng dẫn là TS. Phạm Thành Công.
Tôi xin cam đoan nội dung trình bày trong luận văn này là kết quả nghiên
cứu và tìm hiểu của tôi trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài: “ Nghiên
cứu và phát triển dịch vụ IP datacast trên nền DVB ”. Các kết quả nghiên cứu trình
bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực và rõ ràng. Mọi thông tin trích dẫn đều
tuân theo luật sở hữu trí tuệ, có liệt kê rõ các tài liệu tham khảo. Tôi xin chịu trách
nhiệm hoàn toàn với nội dung được viết trong luận văn này.

Hà nội, ngày 24 tháng 12 năm 2013

Học viên

Lê Huy Thanh Hoàng

-2-


MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT................................................................... - 7 DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................... - 11 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ......................................................... - 12 MỞ ĐẦU ........................................................................................................... - 15 PHẦN I: HỆ THỐNG DVB-H ........................................................................ - 18 CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG DVB-H….………..- 18 1.1Tổng quan hệ thống .........................................................................................- 18 1.1.1 Tổng quan về DVB – T, DVB - H ...........................................................- 18 1.1.2 Khái niệm về truyền hình di động theo chuẩn DVB-H............................- 20 1.1.3 Những ưu điểm của truyền hình di động theo chuẩn DVB-H .................- 21 1.2 Cấu trúc và nguyên lí cơ bản của công nghệ truyền hình di động .................- 23 1.3 Các yếu tố kỹ thuật chính ...............................................................................- 25 CHƯƠNG II: CÁC THÀNH PHẦN BỘ ĐÓNG GÓI IP…………….…….- 27 2.1 Module MPE-FEC và kỹ thuật IP Datacast....................................................- 27 2.1.1 Khung MPE-FEC .....................................................................................- 28 a) Định nghĩa khung MPE-FEC..........................................................................- 28 b) Bảng ADT.......................................................................................................- 29 c) Bảng RSDT.....................................................................................................- 30 -

2.1.2 Cách truyền khung MPE-FEC .................................................................- 30 a) Cách truyền các IP datagram trong ADT........................................................- 30 b) Giải mã RS......................................................................................................- 33 2.2 Module time-slicing........................................................................................- 33 2.2.1 Giới thiệu chung.......................................................................................- 33 2.2.2 Chi tiết kĩ thuật.........................................................................................- 34 a) Nguyên lí hoạt động........................................................................................- 34 b) Phương pháp ∆t chỉ thị thời gian cụm kế tiếp ................................................- 36 2.2.3 Hỗ trợ chuyển giao với time-slicing ........................................................- 39 -

CHƯƠNG III: BỘ ĐIỀU CHẾ DVB-H……………………………………..- 41 3.1 Khái quát chung..............................................................................................- 41 3.1.1 Điều chế COFDM ....................................................................................- 41 3.1.2 Số lượng, vị trí và nhiệm vụ của các sóng mang .....................................- 41 3.2 Chế độ phát 4K ...............................................................................................- 43 -

-3-


3.3 Bộ ghép xen theo độ sâu symbol (in-depth interleaver).................................- 45 3.3.1 Khái niệm ki thuật ghép xen ....................................................................- 45 3.3.2 Bộ ghép xen nội (Inner interleaver) .........................................................- 46 a) Ghép xen theo bit (bit-wise interleaving) .......................................................- 47 b) Ghép xen symbol (Symbol interleaver)..........................................................- 48 3.4 Báo hiệu thông số bên phát TPS.....................................................................- 50 3.4.1 Khái quát ..................................................................................................- 50 3.4.2 Mục đích của TPS ....................................................................................- 50 3.4.3 Định dạng các bit TPS..............................................................................- 51 -

CHƯƠNG IV: CẤU HÌNH MẠNG TRIỂN KHAI DVB-H……………….- 52 4.1 Các loại cấu hình mạng DVB-H.....................................................................- 52 4.1.1 Mạng dùng chung DVB-H (dùng chung bộ ghép với MPEG-2) .............- 52 4.1.2 Mạng phân cấp DVB-H (dùng chung với mạng DVB-T bằng cách phân cấp)
...........................................................................................................................- 52 4.2 Mạng phát DVB-H .........................................................................................- 53 4.2.1 Mạng đơn tần SFN (Single frequency networks) ....................................- 53 4.2.2 Mạng đa tần MFN (Multifrequency networks)........................................- 54 4.3 Hệ thống DVB-H trong thực tế ......................................................................- 54 PHẦN II : IP DATACASTING ...................................................................... - 58 CHƯƠNG I : KIẾN TRÚC TỔNG QUAN CỦA IPDC……………………- 60 1.1 Kiến trúc các thành phần chức năng...............................................................- 60 1.1.1 Kiến trúc chung ........................................................................................- 60 1.1.2 Các thành phần chức năng .......................................................................- 60 1.1.3 Các điểm tham chiếu................................................................................- 62 1.2 Các hoạt động điểm cuối ................................................................................- 63 1.2.1 Cấu hình dịch vụ ......................................................................................- 63 1.2.1.1 Các đối tượng logic và các điểm tham khảo ...........................................- 63 1.2.1.2 Mô hình dòng tin.....................................................................................- 64 -

1.2.2 ESG hướng dẫn dịch vụ ...........................................................................- 65 1.2.2.1 Các đối tượng logic và các điểm tham khảo ...........................................- 65 1.2.2.2 Các kịch bản của ESG.............................................................................- 67 -

a) Cung cấp phân phối ESG.................................................. - 68 b) Cung cấp ESG tập trung ................................................... - 69 1.2.2.3 Luồng tin .................................................................................................- 70 -

-4-


1.2.3 Chuyển phát nội dung ..............................................................................- 70 1.2.3.1 Chuyển phát dòng Stream .......................................................................- 70 -

a) Các đối tượng logic và các điểm tham khảo..................... - 71 b) Luồng tin........................................................................... - 72 1.2.3.2 Chuyển phát tập tin .................................................................................- 73 -

a) Các đối tượng logic và các điểm tham khảo..................... - 73 b) luồng tin ............................................................................ - 74 1.2.4 Dịch vụ thanh toán và bảo vệ...................................................................- 75 1.2.4.1 Phân cấp dịch vụ bảo vệ..........................................................................- 75 1.2.4.2 Các đối tượng logic và các điểm tham khảo ...........................................- 76 1.2.4.2 Luồng tin .................................................................................................- 78 1.2 Ngăn xếp giao thức.........................................................................................- 79 -

CHƯƠNG II: HƯỚNG DẪN DỊCH VỤ ĐIỆN TỬ - ESG………………..- 83 2.1 Các luồng xử lý ESG ......................................................................................- 83 2.1.1 Nhận biết dịch vụ .....................................................................................- 83 2.1.2 Các lớp ESG.............................................................................................- 84 2.2 Mô hình dữ liệu ..............................................................................................- 85 2.2.1 ESG Wrapper ..........................................................................................- 85 2.2.1.1 Không gian tên của ESG.........................................................................- 85 2.2.1.2 Các thành phần ESG chính .....................................................................- 85 2.2.1.3 Cấu trúc ESG ..........................................................................................- 86 2.2.1.4 Các thành phần ESG mặc định chính......................................................- 88 -

2.2.2 Một số các thành phần phân mảnh ESG ..................................................- 88 2.2.2.1 Service Fragment ....................................................................................- 88 2.2.2.2 Service Bundle Fragment........................................................................- 89 2.2.2.3 Content Fragment....................................................................................- 89 2.2.2.4 Schedule Event Fragment .......................................................................- 90 2.2.2.5 Purchase Channel Fragment Syntax .......................................................- 90 2.2.2.6 Acquisition Fragment Syntax..................................................................- 90 2.3 Biểu diễn ESG ................................................................................................- 91 2.3.1 Dòng tin khởi tạo ESG ( ESG Init Message ) ..........................................- 91 2.3.2 Đóng gói các phân mảnh ESG XML .......................................................- 92 2.3.2.1 Đóng gói văn bản phân mảnh ESG XML ...............................................- 92 2.3.2.2 Đóng gói BiM các phân mảnh ESG XML..............................................- 93 2.4 Đóng gói các phân mảnh ESG........................................................................- 93 2.4.1 Tổng quan.................................................................................................- 93 -

-5-


2.4.2 Gói ESG ...................................................................................................- 94 2.4.3 Thông tin quản lý phân mảnh ..................................................................- 95 2.3.4 Kho dữ liệu ESG ......................................................................................- 95 2.4 Truyền tải ESG trên các kênh phát sóng. .......................................................- 96 2.4.1 Truyền tải ESG trong chế độ dòng đơn ...................................................- 96 2.4.2 Truyền tải ESG trong chế độ nhiều dòng.................................................- 96 -

CHƯƠNG III: GIAO THỨC TRUYỀN TẢI NỘI DUNG……………..…- 98 3.1 nền tảng truyền tải ..........................................................................................- 98 3.2 Giao thức truyền tải cho các dịch vụ streaming thời gian thực .....................- 99 3.2.1 Các thành phần của SDP ..........................................................................- 99 3.2.2 Giả định nhận mẫu buffer ......................................................................- 100 3.3 Giao thức truyền tải nội dung cho các dịch vụ truyền tải file ......................- 100 CHƯƠNG IV: DỊCH VỤ THANH TOÁN VÀ BẢO VỆ………………...- 102 4.1 Tổng quát của hệ thống ................................................................................- 102 4.1.1 Phân cấp dịch vụ bảo vệ.........................................................................- 102 4.1.2 Sử dụng các đặc chưng kĩ thuật của IPDC cho dịch vụ thanh toán và bảo vệ 103 4.2 Báo hiệu của hệ hệ thống thanh toán và bảo vệ ...........................................- 103 4.3 Bảo vệ nội dung và các dòng media streams................................................- 103 4.3.1 IPsec .......................................................................................................- 103 4.3.2 ISMA mã hóa và xác thực......................................................................- 104 4.3.2.1 Nội dung stream ...................................................................................- 104 4.3.2.2 Các nội dung Audio/Visual...................................................................- 104 -

4.3.3 RTSP ......................................................................................................- 104 -

KẾT LUẬN ..................................................................................................... - 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. - 108 PHỤ LỤC ........................................................................................................ - 110 -

-6-


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

ADT

Application Data Table

AFC

Automatic Frequency Control

ALC

Asynchronous Layered Coding

BAM

Broadcast Account Manager

BPSK

Binary Phase Shift Keying

BSM

Broadcast Service Manager

BTS

Base Transceiver Station

BAT

Bouquet Association Table

CDMA

Code Divided Multiplex Access

COFDM

Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex

CR

Code Rate

CRC

Cyclic Redundancy check

CBMS

Convergence of Broadcast and Mobile Services

DAB

Digital Audio Broadcasting

DMB

Digital Multimedia Broadcasting

DVB

Digital Video Broadcasting

DVB-C

Digital Video Broadcasting - Cable

DVB-H

Digital Video Broadcasting for Handheld

DVB-IPDC

Digital Video Broadcasting – Internet Protocol

DVB-S

Digital Video Broadcasting – Satellite

DVB-SH

Digital Video Broadcasting – Satellite services to

ECM

Entitlement Control Message

EDGE

Enhanced Data rates for Global Evolution

EMM

Entitlement Management Message

ESG

Electronic Service Guide

ESGC

ESG Container

-7-


FEC

Forward Error Correction

FFS

For Further Study

FLUTE

File DeLivery over Unidirectional Transport

GPRS

General Packet Radio Service

GPS

Global Positioning System

GSM

Global System for Mobile communications

H.264/AVC

Standard H.264 (MPEG-4) for Advanced Video Coding

HDTV

High-definition Television

HP

High Priority

HTTP

HyperText Transfer Protocol

IMEI

International Mobile Equipment Identity

IP

Internet Protocol

INT

IP/MAC Notification Table

IPE

IP Encapsulator

IPDC

IP DataCast

ISO

International Standards Organisation

ISDB-T

Integrated Services Digital Broadcasting – Terrestrial

KMM

Key Management Message

KMS

Key Management System

KMSA

Key Management System Agent

KSM

Key Stream Message

LP

Low Priority

LCT

Layered Coding Transport

MFN

Multi Frequency Network

MIP

Multiframe Information Packet

MPE-FEC

Multiprotocol Encapsulation – Forward Error Correction

MPEG-2

Moving Pictures Experts Group 2

MPEG-4

Moving Pictures Experts Group 4

MMS

Multimedia Message Service

-8-


MPE

Multi-Protocol Encapsulation

NIT

Network Information Table

OMA

Open Mobile Association

OSI

Open Systems Interconnection

PAT

Program Association Table

PEK

Programme Encryption Key

PMT

Program Map Table

PSI

Program Specific Information

PDA

Personal Digital Assistance

QAM

Quadrature Amplitude Modulation

QPSK

Quadrature Phase Shift Keying

RF

Radio Frequency

RS

Reed Solomon

RSDT

Reed Solomon Data Table

RO

Rights Object

RTP

Real-Time Protocol

RTSP

Real Time Streaming Protocol

SAP

Service Access Point

SDP

Session Description Protocol

SEK

Service Encryption Key

SI

Service Information

SMS

Short Message Service

SFN

Single Frequency Network

SIM

Subscriber Identity Module

TDM

Time Division Multiplexing

TPS

Transmission Parameter Signalling

TS

Transport Stream

TV

Television

TCP

Transmission Control Protocol

-9-


TEK

Traffic Encryption Key

TS

Transport Stream

UHF

Ultra high Frequency

UDP

User Datagram Protocol

UMTS

Universal Mobile Telecommunication System

VHF

Very high Frequency

WLAN

Wireless Local Area Network

WAP

Wireless Application Protocol

XML

eXtended Markup Language

- 10 -


DANH MỤC CÁC BẢNG
PHẦN I: HỆ THỐNG DVB-H
Bảng 3.1: Thông số các chế độ phát trong OFDM ............................................ - 44 Bảng 3.2: Báo hiệu DVB-H ............................................................................... - 51 PHẦN II: IP DATACASTING
Bảng1.1: Các thành phần chức năng của IPDC ................................................. - 61 Bảng1.2: Các điểm tham chiếu .......................................................................... - 62 Bảng 1.3: mô tả các thành phần logic trong cấu hình dịch vụ ........................... - 64 Bảng 1.4: mô tả các thành phần logic trong ESG .............................................. - 67 Bảng 1.5: mô tả các thành phần logic tham gia chuyển phát dòng stream ........ - 72 Bảng1.6: Các tiểu đơn vị tham gia vào quá trình chuyển phát tập tin ............... - 74 Bảng1.7: Các tiểu đơn vị tham gia vào quá trình thanh toán và bảo vệ ............ - 78 Bảng 1.8 : Định nghĩa các điểm truy cập dịch vụ trên mạng lưới phát sóng..... - 80 Bảng 1.9: Định nghĩa các điểm truy cập dịch vụ trên mạng tương tác.............. - 81 Bảng 1.10: Định nghĩa các dịch vụ khả dụng .................................................... - 81 Bảng 1.11: Ứng dụng trên thiết bị đầu cuối....................................................... - 82 Bảng 2.1: Các thành phần ESG chính................................................................ - 86 Bảng 2.2: Các thành phần trong ESG ................................................................ - 88 Bảng 2.3: Giá trị và các đặc trưng tương ứng của trường Encoding Version.... - 92 -

- 11 -

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
PHẦN I: HỆ THỐNG DVB-H
Hinh 1.1:Truyền dẫn tín hiệu cho hệ thống truyền hình số ............................... - 18 DVB-T và DVB-H ............................................................................................. - 18 Hình 1.2: DVB-H Mobile TV Transmission Sfystem ...................................... - 19 Hình 1.3: Vị trí thực hiện chức năng của DVB-H ............................................. - 20 Hình 1.4: Cấu trúc nguyên lí của DVB-H.......................................................... - 24 Hình 1.5: Các bổ sung cho DVB-H vào hệ thống DVB-T ................................ - 26 Hình 2.1: So lược cấu trúc khung MPE-FEC .................................................... - 28 Hình 2.2: Cấu trúc khung MPE-FEC ................................................................. - 28 Hình 2.3: Sự bố trí trong bảng ADT .................................................................. - 29 Hình 2.4: Sự bố trí trong bảng RSDT ................................................................ - 30 Hình 2.5: Cách đóng gói và truyền khung MPE-FEC ....................................... - 31 Hình 2.6: Điều chỉnh tốc độ mã trong MPE-FEC.............................................. - 32 Hình 2.7: Truyền các dịch vụ song song trong DVB-T ..................................... - 34 Hình 2.8: Cách truyền các dịch vụ DVB-H trong time slicing .......................... - 35 Hình 2.9: Cắt lát thời gian cho mỗi dịch vụ DVB-H ......................................... - 36 Hình 2.10: Mỗi header của section MPE (MPE-FEC) chứa ∆t chỉ thị thời gian- 37 khi nào bắt đầu cụm kế tiếp................................................................................ - 37 Hình 2.11: Các thông số cụm............................................................................. - 37 Hình 2.12: Burst Duration tối đa........................................................................ - 38 Hình 2.13: Chuyển giao nhờ time-slicing .......................................................... - 40 Hình 3.1: Phân bố sóng mang trong ki thuật COFDM ...................................... - 42 Hình 3.2: Ví dụ về số sóng mang của 2 chế độ 2K và 8K, băng thông 8MHz.. - 43 Hình 3.3: Vị trí các loại sóng mang trong 1 symbol OFDM ............................. - 44 Hình 3.4: Bộ ghép xen nội ................................................................................. - 46 Hình 3.5: Các luồng ngõ vào và ngõ ra của bộ ghép xen bit trong truờng hợp
QPSK, 16-QAM và 64-QAM ............................................................................ - 47 -

- 12 -


Hình 4.1: DVB-H với bộ ghép kênh dùng chung .............................................. - 52 Hình 4.2: Mạng DVB-H dùng chung bằng cách phân lớp................................. - 53 Hình 4.3 Hệ thống triển khai dịch vụ truyền hình di động của VTC................. - 54 Hình 4.3 Sơ đồ ghép dữ liệu của hệ thống ......................................................... - 56 Hình 4.4 Kết quả đo tín hiện sau khi thu lại trên đầu thu chuyên dụng............. - 57 Hình 4.5 Kết quả phân tích lát cắt thời gian trên phần mềm DVB-SAM ......... - 57 -

PHẦN II: IP DATACASTING
Hình 1 : Mô hình khối cơ bản của kĩ thuật IPDC .............................................. - 58 Hình 1.1 : Sơ đồ kiến trúc chung ....................................................................... - 60 Hình 1.2 : các điểm tham chiếu trong hoạt động cấu hình dịch vụ.................... - 63 Hình 1.3 : Dòng tin trong cấu hình dịch vụ ....................................................... - 65 Hinh 1.4 : Các điểm tham chiếu trong hoạt động ESG...................................... - 66 Hình 1.5: Cung cấp phân phối ESG ................................................................... - 68 Hình1.6: Cung cấp tập trung ESG ..................................................................... - 69 Hình1.7: Luồng tin logic cho thiết lập thông tin ESG ....................................... - 70 Hình1.8 : Các điểm tham chiếu trong hoạt động chuyển phát dòng stream ...... - 71 Hình1.9: Luồng tin logic cho truyền phát các dòng stream ............................... - 72 Hình 1.10: Các điểm tham chiếu tham gia chuyển phát file ............................. - 73 Hình 1.11: Luồng tin logic cho truyền phát các tập tin..................................... - 74 Hình 1.12: phân cấp model dịch vụ bảo vệ........................................................ - 75 Hình 1.13: Các điểm tham chiếu tham gia vào thanh toán và bảo vệ dịch vụ... - 76 Hình1.14 : Luồng tin logic cho dịch vụ thanh toán và bảo vệ ........................... - 79 Hình 1.15 : Hệ thống phân cấp giao thức trong IPDC....................................... - 79 Hình 2.1 :Nhận biết dịch vụ ESG ...................................................................... - 83 Hình 2.2 : Sơ đồ khối các phân mảnh ESG và mối quan hệ giữa chúng ........... - 85 Hình 2.3 : Sơ đồ truyền tải ESG trong chế độ dòng đơn ................................... - 96 Hình 2.4: sơ đồ truyền tải ESG trong chế độ nhiều dòng .................................. - 97 Hình 3.1 : Ngăn xếp giao thức ........................................................................... - 99 -

- 13 -


Hình 3.2 : Giả định quá trình nhận mẫu buffer................................................ - 100 Hình 3.4: Mô hình khối của giao thức FLUTE................................................ - 101 Hình 4.1: phân cấp dịch vụ bảo vệ................................................................... - 102 -

- 14 -


MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây tại Việt Nam, cùng với sự phát triển của ngành
công nghệ thông tin và ngành viễn thông nói chung, lĩnh vực truyền hình cũng đã
có những bước tiến mạnh mẽ. Tuy nhiên, trước đây, truyền hình thường được gắn
với việc truyền dẫn broadcast, trong khi đó, truyền dẫn unicast lại có hiệu quả hơn
trong nhiều trường hợp, đặc biệt với xu thế của người dùng truyền hình hiện nay là
sử dụng theo nhu cầu chứ không phải là một lịch trình dựng sẵn. Trên thế giới, rất

nhiều nước đã áp dụng hô hình truyền hình như vậy, nhất là trong lĩnh vực truyền
hình di động – Mobile TV.
Hiện tại, có nhiều tiêu chuẩn công nghệ truyền hình di động khác nhau được
nghiên cứu, phát triển và ứng dụng. Nhưng tựu chung lại, có thể phân làm hai loại
hình chính như sau:
 Thứ nhất: Truyền hình di động dựa trên sóng thông tin di động.
 Thứ hai: Truyền hình di động dựa trên sóng truyền hình.
Dịch vụ Truyền hình di động dựa trên sóng thông tin di động đã từng được
một số quốc gia áp dụng như Nhật Bản, Hàn Quốc... Tuy nhiên, loại hình này
vuớng phải nhiều hạn chế lớn như chi phí cao, khả năng nghẽn mạng thường xuyên
xảy ra do luồng dữ liệu truyền hình phụ thuộc trực tiếp vào hạ tầng mạng viễn
thông.
Còn truyền hình di động dựa trên sóng truyền hình thì giá thành rẻ hơn rất
nhiều và kèm theo đó là một loạt các tiện ích đặc thù. Với loại hình này, hiện nay
trên thế giới đã phát triển và đưa vào ứng dụng một số tiêu chuẩn khác nhau như:
 DVB-H: Tiêu chuẩn của Châu Âu dựa trên chuẩn DVB-T.
 ISDB-T : Là tiêu chuẩn được đưa ra bởi Nhật.
 MediaFlo: Tiêu chuẩn phát hình di động của Mỹ do Qualcomm phát
triển.
 DMB (Digital Multimedia Broadcasting): được Hàn Quốc phát triển
dựa trên DAB (Digital Audio Broadcasting).

- 15 -


Trong số đó, tiêu chuẩn DVB-H đã thể hiện được những ưu điểm vượt trội
và được nhiều nước trên thế giới triển khai như Mỹ, Phần Lan, Italia, Ấn Độ… và
cả ở Việt Nam.
Một trong những thành phần cơ bản nhất để có thể triển khai được công
nghệ truyền hình di động theo tiêu chuẩn DVB-H là IP Datacast ( IPDC). Dịch vụ

IPDC là một tập hợp các kỹ thuật cùng các thông số riêng rẽ, hoạt động cùng nhau
và tạo nên một hệ thống tổng thể với chức năng là hỗ trợ triển khai mạng lưới
truyền hình di động dựa trên giao thức Internet (Internet Protocol - IP). Dịch vụ
này ban đầu được thiết kế để phù hợp với các lớp vật lý của DVB-H, tuy nhiên, nó
hoàn toàn có thể mở rộng ra với bất kì hệ thống DVB nào cần phân phối dữ liệu
theo IP.
Do IPDC là một thành phần trong kỹ thuật DVB – H, để tìm hiểu kĩ hơn về
IPDC, trước tiên, ta phải có một cái nhìn tổng quan về hệ thống truyền hình di
động DVB-H, các yếu tố khác của DVB-H so với tiêu chuẩn DVB thông thường (
lấy ví dụ so sánh là DVB-T, truyền hình kỹ thuật số mặt đất). Sau đó là tìm hiểu
chi tiết về kiến trúc chung của IPDC, cách các thành phần riêng rẽ của IPDC làm
việc cùng nhau, chức năng của từng thành phần này.
Theo hướng tiếp cận đó, Luận văn “Nghiên cứu và phát triển dịch vụ IP
Datacast trên nền DVB” sẽ gồm 2 phần chính:
Phần I: Hệ thống DVB – H, cung cấp những hiểu biết tổng quát về hệ
thống truyền hình theo tiêu chuẩn DVB-H, những thành phần khác của DVB – H
so với tiêu chuẩn DVB thông thường, cụ thể là tiêu chuẩn DVB – T. Ví dụ về một
mô hình đã triển khai thực tế.
 Chương I: Khái quát về DVB-H, nêu ra những thành phần khác của
tiêu chuẩn DVB-H so với DVB-T
 Chương II: Phân tích chức năng của hai trong số các thành phần
dùng riêng trong DVB-H là Time-slicing và MPE-FEC. Hai module
này nằm trong bộ đóng gói IP ( IP Encapsulator – IPE )

- 16 -


 Chương III: Phân tích ba thành phần kỹ thuật mới nữa thuộc khối
điều chế DVB-H, đó là chế độ phát 4K song song với 2K và 8K có
sẵn trong DVB-T, bộ ghép xen in-depth và các bit báo hiệu TPS

 Chương IV: Giới thiệu chung về các kiểu mạng DVB-H, các cách
truyền dẫn trong một hệ thống thực tế. Ví dụ về một mô hình triển
khai thực tế.
Phần II: IP Datacast, cung cấp những hiểu biết liên quan đến kiến trúc
chung của IPDC, các thành phần liên quan, chức năng và cấu trúc cụ thể của các
thành phần đó. Phần này gồm bốn chương:
 Chương I: Giới thiệu kiến trúc chung của IPDC, các thành phần liên
quan của dịch vụ này, cách các thành phần này làm việc với nhau. Các
thành phần bao gồm thông tin dịch vụ điện tử ( Electronic Service
Guide - ESG ), Giao thức truyền tải nội dung ( Content Delivery
Protocols - CDP ) và dịch vụ thanh toán, bảo vệ ( Service Purchase
and Protection - SPP )
 Chương II: Tìm hiểu về ESG, định nghĩa định dạng , cấu trúc và các
luồng giao nhận ESG, cho phép người dùng để lựa chọn dịch vụ mà
họ quan tâm và tìm kiếm nội dung được lưu trữ trên máy thu.
 Chương III: Tim hiểu về CDP, một tập hợp các giao thức được định
nghĩa để truyền tải nội dung streaming và các tập tin, như các dòng
streaming âm thanh, video hay các tập tin như hình ảnh, file để cập
nhật phần mềm …
 Chương IV: Tìm hiểu về SPP, đưa ra các cơ chế mã hóa có thể được
sử dụng để bảo vệ nội dung và các tín hiệu mà thiết bị đầu cuối sẽ sử
dụng để xác định các dịch vụ đã được bảo vệ như thế nào, tạo điều
kiện cho một loạt các mô hình thuê bao khác nhau.

- 17 -


PHẦN I: HỆ THỐNG DVB-H
CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG DVB-H-H
Chương I này sẽ trình bày các kiến thức chung nhất về hệ thống DVB-T, DVB-H,

những ưu điểm của hệ thống DVB-H và các thành phần dùng riêng cho DVB-H.
1.1 Tổng quan hệ thống
1.1.1 Tổng quan về DVB – T, DVB - H
Tiêu chuẩn DVB (Digital Video Broadcasting) đuợc nuớc Anh tiên phong
triển khai từ năm 1998, tiếp đó là các nuớc châu Âu, Nam Phi, Úc, Singapore. Đến
nay, hầu như toàn bộ châu Âu, châu Đại dương, châu Phi và nhiều nuớc châu Á đã
tuyên bố sử dụng tiêu chuẩn này. Trong đó, nhiều nước đã triển khai truyền hình
số trên diện rộng. Đặc biệt, tại Berlin (Đức) đã tuyên bố chấm dứt phát sóng truyền
hình mặt đất bằng kỹ thuật Analog từ nam 2003

Hinh 1.1:Truyền dẫn tín hiệu cho hệ thống truyền hình số
DVB-T và DVB-H
DVB-T (Digital Video Broadcasting - Terrestrial) là 1 chuẩn quốc tế DVB
về phát sóng số mặt đất dùng trong truyền hình ki thuật số. Tín hiệu truyền hình
đuợc truyền và thu bằng anten qua bầu khí quyển, khác với các cách phát sóng
khác như phát sóng số cáp DVB-C (DVB-Cable) hay phát sóng số vệ tinh DVB-S
(DVB-Satellite).

- 18 -


Tín hiệu truyền hình số DVB-T được truyền cùng tần số như truyền hình
tương tự (analog TV) qua kênh VHF và UHF. Với việc dùng ki thuật ghép kênh
COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex) và các phương thức
điều chế 4-QAM (QPSK), 16-QAM và 64-QAM cho phép DVB-T truyền nhiều
đài trên cùng 1 kênh (độ truyền dữ liệu trên 1 kênh từ 12-20 Mbps), chất luợng âm
thanh và hình ảnh tốt hơn (chuẩn MPEG-2), ít bị nhiễu hơn truyền hình tuong tự.
Bên cạnh các phương thức truyền hình truyền thống, các ứng dụng thu
truyền hình di động đã và đang trở thành một xu hướng rõ rệt cho quá trình phát
triển của công nghệ truyền hình hiện đại, đặc biệt là khả năng cá nhân hóa những

nội dung mà người sử dụng muốn thưởng thức và khả năng tương tác trực tiếp giữa
khán giả và chương trình cũng như giữa khán giả và những nguời làm chương
trình. Hiện nay, do nhu cầu của thị truờng, trên thế giới đã có nhiều tiêu chuẩn
công nghệ truyền hình di động khác nhau được nghiên cứu, phát triển và ứng dụng.
Trong số đó, tiêu chuẩn DVB-H đã thể hiện nhiều ưu điềm vượt trội và đã được
thử nghiệm, triển khai tại một số quốc gia trên thế giới nhu Phần Lan, Mỹ, Italia,
Australia, Ấn độ... Tại Việt Nam, công nghệ truyền hình di động theo tiêu chuẩn
này đã từng được Công ty Truyền hình Di động VTC đưa vào triển khai dịch vụ
cuối năm 2006.

Hình 1.2: DVB-H Mobile TV Transmission Sfystem

- 19 -


1.1.2 Khái niệm về truyền hình di động theo chuẩn DVB-H
DVB-H (Digital Video Broadcasting for Handheld) là tiêu chuẩn công nghệ
truyền hình kĩ thuật số cho các thiết bị cầm tay được ra đời tại châu Âu vào năm
2002 dựa trên tiêu chuẩn quốc tế DVB. Công nghệ này cho phép truyền tải đồng
thời nhiều chương trình truyền hình, phát thanh hay dữ liệu dạng IP khác nhau tới
những thiết bị cầm tay di động như điện thoại di động, PDA… được công bố trong
chuẩn EN 302 304 của ETSI vào tháng 11/2004. Đây là các đặc điểm kĩ thuật lớp
vật lí được thiết kế cho phép chuyển giao dữ liệu đóng gói dạng IP qua các mạng
trên mặt đất 1 cách hiệu quả. Tiêu chuẩn DVB-H được xây dựng dựa trên tiêu
chuẩn truyền hình kĩ thuật số mặt đất DVB-T, hay thực chất là chuẩn DVB-T đã
được thêm vào một số chức năng cần thiết để đảm bảo thu tín hiệu tốt trong môi
truờng di động. Do công nghệ DVB-H được xây dựng dựa trên chuẩn truyền hình
số mặt đất DVB-T nên đặc điểm kỹ thuật của DVB-H giống như của DVB-T.
Trong khi DVB-T được sản xuất chủ yếu để tiếp sóng qua anten, mạng DVB-H lại
được thiết kế cho các thiết bị cầm tay tiếp nhận sóng ngay cả khi ở trong nhà. So

với chuẩn DVB-T, DVB-H chủ yếu nhắm vào thiết bị thu, nhằm giảm năng lượng
tiêu thụ ở đầu thu, giải điều chế ở đầu thu cũng như gia tăngcường độ của tín hiệu
truyền bằng cơ chế sửa lỗi trước (forward errorcorrection) trong môi truờng di
động.

Hình 1.3: Vị trí thực hiện chức năng của DVB-H

- 20 -


Tuy nhiên, DVB-H là broadcast nên chỉ có 1 kênh truyền downlink từ Base
Station đến thiết bị đầu cuối end-user, do đó một mình nó không thể cung cấp được
các dịch vụ interactive như Video on demand, Movie Trailer, City Guide, Weather
Forecast… để có thể sử dụng các dịch vụ trên, DVB-H cần phải kết hợp với mạng
2G/3G cellular để có 1 kênh truyền uplink. Người xem TV có thể đồng thời tham
gia vào chương trình TV đang phát thông qua cùng 1 thiết bị. Người xem có thể
bình chọn, trả lời các câu hỏi trúng thưởng bằng cách click trực tiếp lên màn hình.
Ngoài ra, 3G đã có cơ sở hạ tầng và hệ thống quản lí khách hàng và tính tiền khá
tốt. Nên DVB-H có thể liên kết với 3G để có thể tận dụng được hệ thống quản lí
này. Khi đó vấn đề billing (tính cuớc) trong DVB-H sẽ được giải quyết.

Bản thân dịch vụ 3G có thể cung cấp dịch vụ broadcast, tuy nhiên,
DVB-H cho phép cung cấp dịch vụ broadcast TV tốt hơn với dung lượng lớn
và chất lượng cao hơn. Ở 3G, việc truyền dữ liệu phụ thuộc vào tốc độ đuờng
truyền của mạng di động, chính vì vậy nó không đủ mạnh để đáp ứng đòi hỏi
đường truyền của dịch vụ này, do tín hiệu video yêu cầu băng thông kênh
truyền tương đối lớn (khoảng vài trăm Kbps). Nếu trong 1 vùng phủ sóng bởi
cả 3G và DVB-H, nếu 1 hệ thống quá tải, việc liên kết giữa 2 hệ thống có thể
giúp cân bằng tài nguyên giữa 2 hệ thống. Nếu có nhiều người sử dụng dịch
vụ broadcast, lúc đó nên dùng DVB-H để cung cấp dịch vụ. Nếu có ít người

sử dụng thì nên dùng 3G để cung cấp dịch vụ sẽ có lợi hơn.
1.1.3 Những ưu điểm của truyền hình di động theo chuẩn DVB-H
DVB-H đã được nhiều nuớc thử nghiệm. Đặc điểm của DVB-H là chất
lượng hình ảnh và âm thanh sẽ không bị ảnh huởng bởi địa hình, hay khi di chuyển
với tốc độ cao, ví dụ điển hình là có thể vừa phóng ôtô với tốc độ 60km/h vừa xem
truyền hình qua điện thoại di động. Tóm lại, dịch vụ truyền hình di động theo
chuẩn DVB-H sẽ mang đến cho nguời dùng nhiều tiện ích lớn nhờ những tính năng
ưu việt mà hệ thống hỗ trợ:
 Là 1 chuẩn mở với nhiều hỗ trợ và giải pháp từ hơn 60 nhà sản xuất.

- 21 -


 Tiêu thụ công suất thấp với 1 thông lượng dữ liệu cao, 1 dịch vụ
DVB-H có thể chuyển giao 20-40 kênh hoặc nhiều hơn (phụ thuộc
vào tốc độ bit), lên tới 11 Mbps trong 1 bộ ghép kênh DVB-H. Khả
năng tiết kiệm năng lượng 1 cách tối đa cho thiết bị cầm tay, đây là 1
yêu cầu cấp thiết của dịch vụ truyền hình di động do thiết bị này sử
dụng nguồn năng lượng chủ yếu là dựa vào pin sẵn có trong thiết bị.
 Việc xem truyền hình với chuẩn DVB-H không phụ thuộc vào tài
nguyên mạng điện thoại di động. đây là chuẩn được nghiên cứu, phát
triển dựa trên chuẩn DVB-T (truyền hình số mặt đất). Những nước đã
có mạng DVB-T sẵn sẽ nâng cấp để cung cấp dịch vụ truyền hình di
động theo chuẩn DVB-H rất dễ dàng. Nguyên lí hoạt động là tín hiệu
truyền hình được phát đi quảng bá từ anten truyền hình với bán kính
phủ sóng lên tới hàng chục km.
 Tất cả máy thu tích hợp bộ thu truyền hình nằm trong vùng phủ sóng
đều có thể thu được tín hiệu, giải mã và hiển thị trên màn hình. Do
vậy, sẽ không hạn chế số nguời xem đồng thời, miễn là họ nằm trong
vùng phủ sóng.

 Truyền hình theo cách này cĩng không cần phải có tần số riêng. Kênh
thông tin trên công nghệ truyền hình 3G có tính chất 2 chiều nhưng
là kênh truyền dữ liệu được trạm thu phát gốc BTS cấp cho thuê bao.
Như vậy mỗi thuê bao sẽ chiếm 1 phần tài nguyên thông tin của trạm
BTS khi họ sử dụng dịch vụ, vì vậy sẽ hạn chế số nguời dùng cùng
lúc. Khi lượng nguời dùng lớn, để có thể phục vụ tốt cho nguời sử
dụng dịch vụ, bắt buộc nhà khai thác mạng phải nâng cấp hệ thống
dẫn đến chi phí đầu tư sẽ tăng, cũng đồng nghia với chi phí dịch vụ
cao. DVB-H thì không cần tăng chi phí đầu tư khi tăng số lượng
nguời dùng nên chi phí dịch vụ sẽ rẻ hơn.
 Chất lượng dịch vụ ổn định, không bị trễ hình hoặc không xem được
chương trình khi mạng nghẽn.

- 22 -


 Khả năng di chuyển với tốc độ rất cao (có thể di chuyển với tốc độ
lên tới trên 200 km/h). Do vậy, nguời dùng có thể sử dụng dịch vụ
truyền hình di động (xem các chuong trình truyền hình, thực hiện các
chức năng tương tác trực tiếp…) trên thiết bị của mình ngay cả khi
ngồi trên các phuong tiện giao thông nhu ôtô, tàu hỏa, xe buýt… mà
chất lượng không hề bị suy giảm.
 Sử dụng công nghệ nén tiên tiến: truyền hình di động theo tiêu chuẩn
DVB-H sử dụng công nghệ nén H.264/AVC, vừa giúp tiết kiệm băng
thông mà vừa giữ được chất lượng hình ảnh, âm thanh tương đương
với chuẩn truyền hình độ phân giải cao HDTV.
 Do nguời dùng thuờng sử dụng dịch vụ trong môi trường di động
hoặc các khu đô thị (nói cách khác đây là môi trường mà tín hiệu
truyền hình rất hay xảy ra lỗi do bị can nhiễu bởi các luồng tín hiệu
nhiễu công nghiệp, ôtô, xe máy, các tòa nhà…) nên công nghệ DVBH đã hỗ trợ khả năng chống lỗi và sửa lỗi ở nhiều cấp độ khác nhau

giúp cho tín hiệu đến người dùng hầu như không xảy ra lỗi hoặc nếu
có thì tỷ lệ lỗi là rất thấp.
 Thanh toán điện tử: người dùng có thể thanh toán dịch vụ truyền hình
di động thông qua tài khoản của mình tại ngân hàng. Khán giả cũng
có thể dùng tài khoản cá nhân để mua các sản phẩm được rao bán
hoặc đặt lệnh giao dịch chứng khoán trực tiếp… trong các chương
trình chuyên biệt của truyền hình di động.
Với những ưu điểm đó, chuẩn DVB-H hiện tại đang được nhiều tập đoàn
truyền thông lớn trên thế giới: Nokia, Siemens, Motorola, Sony Ericsson... hậu
thuẫn về thiết bị đầu cuối.
1.2 Cấu trúc và nguyên lí cơ bản của công nghệ truyền hình di động
Do công nghệ DVB-H được xây dựng dựa trên nền tảng của công nghệ
DVB-T nên để phù hợp yêu cầu thu sóng truyền hình di động, hệ thống DVB-H có
thêm 1 số thành phần chức năng khác so với DVB-T như: cắt lát thời gian (time-

- 23 -


slice), đóng gói đa giao thức và sửa lỗi huớng tới (MPE-FEC), điều chế COFDM
sóng mang kiểu 4k và báo hiệu DVB-TPS. Hình 1.4 sau đây sẽ miêu tả cấu trúc
nguyên lí DVB-H dựa trên cơ sở của hệ thống DVB-T.
Mô hình này thể hiện sự lắp ghép xen giữa hệ thống DVB-T và DVB-H.
Đầu tiên, nội dung các chương trình TV hoặc các dịch vụ khác được đưa vào để
đóng gói theo chuẩn nén tiên tiến mới H.264/AVC. Sau đó các gói tin này tiếp tục
được đóng gói thêm các tính nang mới để có thể truyền trên môi trường mạng và
cuối cùng là định dạng IP được đưa ra khỏi khối này. Các gói IP này sau đó sẽ
được đqa vào bộ đóng gói IP của DVB-H, tại đây các gói IP tiếp tục được đóng gói
lại theo sự đóng gói đa giao thức MPE và có thêm phần sửa lỗi FEC để có thể sửa
lỗi cho dữ liệu xảy ra trên đuờng truyền. Khung MPE-FEC tiếp đó sẽ được đặt vào
các khe thời gian khác nhau nhờ kĩ thuật cắt lát thời gian (time slicing).

Ngõ ra bộ đóng gói IP sau khi ra khỏi phần time slice có thể đưa trực tiếp tới
bộ điều chế COFDM của DVB-H với các sóng mang 4K hoặc 8K (hay chính là bộ
điều chế DVB-T được thêm vào 1 số phần nhu DVB-H TPS và mode 4K) hoặc
chúng có thể ghép xen với những dịch vụ MPEG-2 khác của DVB-T rồi mới đua ra
bộ điều chế. Tín hiệu sau đó được khuếch đại rồi đưa ra anten phát quảng bá. Tại
máy thu, tín hiệu sẽ được giải ra theo cách ngược lại.

Hình 1.4: Cấu trúc nguyên lí của DVB-H

- 24 -


1.3 Các yếu tố kỹ thuật chính
Do tiêu chuẩn DVB-H được xây dựng dựa trên nền tảng của công nghệ
DVB-T nên các đặc điểm của DVB-H hầu như giống với DVB-T. Những phần tiếp
theo trong phần 1 của luận văn này sẽ trình bày những kĩ thuật mới ở DVB-H so
với DVB-T như:
 Sử dụng ki thuật cắt lát thời gian (time slicing) để tiết kiệm năng lượng 1
cách tối đa cho thiết bị di động (có khả năng tiết kiệm trên 90%), giúp nâng
cao thời gian sử dụng pin bằng cách tổ chức dữ liệu thành các nhóm gói trên
mỗi kênh.
 Dùng cơ chế đóng gói đa giao thức MPE cho phép truyền các giao thức
mạng dữ liệu ở phần đầu của luồng MPEG-2. Việc sửa lỗi huớng tới FEC
được dùng kết hợp với MPE để cải thiện cuờng độ và do đó tạo sự linh hoạt
của tín hiệu.
 Cùng với các mode điều chế 2K và 8K đã có sẵn trong DVB-T, 1 mode 4K
được thêm vào DVB-H đua đến sự linh hoạt cho thiết kế mạng. Do các sóng
mang 2K sẽ không đem lại mức bảo vệ đủ chống lại fading lựa chọn tần số,
đồng thời cũng cung cấp kích thuớc cell nhỏ hơn khoảng bảo vệ cho các
mạng đơn tần SFN. Tương tự, kiểu sóng mang 8K đặt các sóng mang quá

gần ở tần số dịch Doppler đối với các máy thu di chuyển. Do đó kiểu điều
chế mới là dùng sóng mang 4K đã được đua ra nhằm cung cấp độ bù tốt hon
giữa kích thước cell và hiệu ứng Doppler khi thuê bao di chuyển. 1 bộ chèn
symbol theo chiều sâu (in-depth interleaver) ngắn cũng được giới thiệu cho
mode 2K và 4K, tạo ra dung lỗi tốt hon chống lại nhiễu xung (giúp đạt được
1 cuờng độ tương đương với mode 8K).

- 25 -