Nghiên cứu, ứng dụng truyền dữ liệu qua mạng truyền hình số cho thiết bị cầm tay : Luận văn ThS. Kỹ thuật điện tử - viễn thông : 2 07 00

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Nguyễn Hải Nam

NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG TRUYỀN DỮ LIỆU QUA
MẠNG TRUYỀN HÌNH SỐ CHO THIẾT BỊ CẦM TAY

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Hà Nội 2007


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Nguyễn Hải Nam

NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG TRUYỀN DỮ LIỆU QUA
MẠNG TRUYỀN HÌNH SỐ CHO THIẾT BỊ CẦM TAY

Ngành

: Công nghệ điện tử – viễn thông

Chuyên ngành : Kỹ thuật vô tuyến điện tử và thông tin liên lạc
Mã số

: 2.07.00

LUẬN VĂN THẠC SỸ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS NGÔ THÁI TRỊ

Hà Nội 2007


i

MC LC
Mục lục .......................................................................................................i
Thuật ngữ viết tắt .............................................................................. iii
Danh mục hình vẽ ................................................................................ vii
Danh mục bảng biểu ............................................................................ix
mở đầu ........................................................................................................ 1
Ch-ơng1: Tổng quan về truyền hình số di động ............... 3
1.1. Giới thiệu chung ............................................................................... 3
1.2. Các tiêu chuẩn truyền hình di động đang đ-ợc ứng dụng .................. 3
1.2.1. Tiêu chuẩn truyền hình di động DVB-H .................................4
1.2.2. Tiêu chuẩn truyền hình di động T-DMB ................................ 8
1.2.3. Tiêu chuẩn truyền hình di động ISDB-T .............................. 11
1.2.4. Tiêu chuẩn truyền hình di động MediaFlo ............................12
1.3. Công nghệ IP Datacast tối -u hóa truyền hình di động. ................... 15
Ch-ơng 2: Cấu trúc hệ thống IPDC qua DVB-H ................... 17
2.1. Mô hình cấu trúc ............................................................................. 17
2.1.1. Chức năng các khối ............................................................. 17
2.1.2. Các điểm tham chiếu. .......................................................... 19
2.2. Sự hoạt động end -to - end. ............................................................. 21
2.2.1. Cấu hình dịch vụ ................................................................. 21
2.2.2. H-ớng dẫn dịch vụ điện tử ESG. ......................................... 25
2.2.3. Bootstraping ESG ................................................................ 31

2.2.4. Luồng thông báo. ................................................................ 34
2.3. Phân phát nội dung ......................................................................... 36
2.3.1. Phân phát dòng (Streaming) ................................................ 36
2.3.2. Phân phát file. ..................................................................... 40


ii

2.4. Trao đổi dịch vụ và bảo vệ. ............................................................. 43
2.4.1. Kiểu bảo vệ dịch vụ phân cấp. ............................................. 44
2.4.2. Khối logic và các điểm tham chiếu. ..................................... 45
2.4.3. Luồng thông báo. ................................................................ 49
2.5. Chồng các giao thức. ....................................................................... 50
2.6. Sơ đồ của các đặc tính IPDC. .......................................................... 53
2.6.1. CBMS-1. ............................................................................. 53
2.6.2. CBMS-2. ............................................................................. 54
2.6.3. CBMS-3. ............................................................................. 55
2.6.4. CBMS-4. ............................................................................. 55
2.6.5. CBMS-5. ............................................................................. 56
2.6.6. CBMS-6. ............................................................................. 56
2.6.7. CBMS-7. ............................................................................. 57
Ch-ơng 3: Mô hình phân phát dữ liệu qua hệ thống
DVB-H ......................................................................................................... 58
3.1. Mô hình truyền dữ liệu qua DVB-H. .............................................. 59
3.2. Phần mã hóa dữ liệu IP Datacasting. ............................................... 60
3.2.1. Giao thức phân phát dòng thời gian thực (RTP). .................. 61
3.2.2. Giao thức phân phát file (FLUTE). ...................................... 66
3.2.3. Tầng giao thức vận chuyển. ................................................. 69
3.3. Phần truyền tải dòng IP qua DVB-H. .............................................. 72
3.3.1. Kỹ thuật đóng gói đa giao thức MPE. ................................. 74

3.3.2. Phân lát thời gian. ............................................................... 78
Kết luận .................................................................................................. 88
Tài liệu tham khảo ............................................................................. 90


iii

thuËt ng÷ viÕt t¾t

ALC

Asynchronous Layered Coding

Mã hóa lớp không đồng bộ

AP

Access Point

Điểm truy nhập

BAT

Bouquet Association Table

Bảng kết hợp bó

BER

Bit Error Rate

Tốc độ lỗi bit

BPSK

Binary Phase Shift Keying

Khóa dịch pha nhị phân

CBMS

Convergence of Broadcast and
Mobile Services

Hội tụ quảng bá và các dịch vụ
di động

CC

Convolution Code

Mã chập (xoắn)

C/N

Carrier to Noise Ratio

Tỷ số sóng mang/ tạp âm

CRC

Cyclic Redundance Check

Kiểm tra dƣ thừa theo chu kỳ

CAM

Conditional Access Module

Khối truy nhập điều kiện

COFDM Coded-OFDM

Điều chế OFDM theo mã

CP

Cyclic Prefix

Tiền tố vòng

DAB

Digital Audio Broadcasting

Mạng phát thanh số

DES

Data Encryption Standard

Tiêu chuẩn mã hóa dữ liệu

DFT

Discrete Fourier Transform

Biến đổi Fourier rời rạc

DHCP

Dynamic Host Configuration

Giao thức cấu hình IP (máy
tính) động

DMB

Digital Multimedia Broadcasting Mạng đa phƣơng tiện số

DQPSK

Difference QPSK

Điều chế vi sai QPSK

DS

Data Stream

Dòng dữ liệu

DVB

Digital Video Broadcasting

Mạng truyền hình số

DVB-H

DVB-Handheld

Truyền hình số di động

DVB-T

DVB- Terrestrial

Truyền hình số mặt đất

ECM

Entitlement Control Message

Thông báo điều khiển quyền


iv

EBU

European Broadcasting Union

Hiệp hội PT-TH Châu âu

EMM

Entitlement Management
Message

Thông báo quản lý quyền

ETSI

European Telecommunication
Standards Institude

Viện tiêu chuẩn viễn thông
Châu âu

ES

Elementary Stream

Dòng cơ bản

ESG

Electronic Service Guide

Hƣớng dẫn dịch vụ điện tử

ESGC

ESG Container

Phần vận chuyển ESG

FEC

Forward Error Correction

Sửa lỗi trƣớc

FFT

Fast Fourier Transform

Biến đổi Fourier nhanh

FLUTE

File DeLivery over
Unidirectional Transport

Phân phát file theo một hƣớng

GI

Guard Interval

Khoảng bảo vệ

GPS

Global Possitionning System

Hệ thống định vị toàn cầu

GSM

Global System for Mobile
Communication

Hệ thống di động toàn cầu

HDTV

High Definition TeleVision

Truyền hình phân dải cao

HP

High Priority bit stream

Quyền ƣu tiên cao

HPA

High Power Amplifier

Khuyếch đại công suất

HTTP

Hyper Text Transfer Protocol

Giao thức truyền siêu văn bản

IFFT

Inverse Fast Fourier Transform

Biến đổi Fourier ngƣợc

INT

IP/MAC Notification Table

Bảng thông báo IP/MAC

IP

Internet Protocol

Giao thức Internet

IPDC

IP Datacast

Dữ liệu quảng bá dạng IP

ISDB-T

Intergeted Services Digital
Broadcasting – Terrestrial

Mạng tích hợp các dịch vụ
truyền hình số mặt đất

ISO

International Standards
Organisation

Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế

ISI

Inter Symbol Interference

Can nhiễu trong Symbol

KMM

Key Management Message

Thông báo quản lý khóa

v

KMS

Key Management System

HÖ thèng qu¶n lý khãa

KMSA

Key Management System Agent

Đại diện hệ thống quản lý
khóa

KSM

Key Stream Message

Thông báo dòng khóa

LCT

Layered Coding Transport

Vận chuyển mã lớp

MMS

Multimedia Message Service

Dịch vụ bản tin đa phƣơng tiện

MPEG

Moving Picture Experts Group

Nhóm chuyên gia về ảnh động

MPE

Multi Protocol Encapsulation

Đóng gói đa giao thức

MTS

MPEG- Tranport Stream

Dòng vận chuyển MPEG

NIT

Network Information Table

Bảng thông tin mạng

OFDM

Orthogonal Frequency Division
Multiplex

Ghép kênh phân chia tần số
trực giao

OMA

Open Mobile Association

Kết hợp di động mở

OSI

Open System Interconnection

Liên kết hệ thống mở

PAT

Program Association Table

Bảng thông tin chƣơng trình

PEK

Program Encryption Key

Khóa mã chƣơng trình

PMT

Program Map Table

Bảng chƣơng trình

PSI

Program Specific Information

Thông tin đặc tả chƣơng trình

QAM

Quadrature Amplitude
Modulation

Điều chế biên độ cầu phƣơng

RO

Rights Object

Đối tƣợng quyền

R-S

Reed-Solomon

Mã sửa lỗi

RTP

Real Time Protocol

Giao thức thời gian thực

RTCP

Real Time Control Protocol

Giao thức điều khiển thời gian
thực

RTSP

Real Time Streaming Protocol

Giao thức dòng thời gian thực

SAP

Service Access Point

Điểm truy nhập dịch vụ

SDP

Session Description Protocol

Giao thức mô tả phiên

SEK

Service Encryption Key

Khóa mã dịch vụ

SI

Service Information

Thông tin dịch vụ


vi

S/N

Signal to Noise Ratio

Tỷ số tín hiệu / tạp âm

SFN

Single Frequency Network

Mạng đơn tần

SMS

Short Message Service

Dịch vụ bản tin ngắn

TCP

Transmission Control Protocol

Giao thức điều khiển truyền

T-DMB

Terrestrial Digital Multimedia
Broadcasting

Mạng đa phƣơng tiện số mặt
đất

TMCC

Transmission Multiplexing
Configuration Control

Điều khiển cấu hình hợp kênh
truyền dẫn

TEK

Trafic Encryption Key

Khóa mật mã đƣờng truyền

TS

Transport Stream

Dòng vận chuyển

TPS

Tranmission Parametter
Signalling

Báo hiệu tham số truyền dẫn

UDP

User Datagram Protocol

Giao thức gói dữ liệu ngƣời
dùng

UHF

Ultra- High Frequency

Dải tần số UHF

UMTS

Universal Mobile
Telecommunication System

Hệ thống thông tin di động
chung

VHF

Very High Frequency

Dải tần số VHF

WAP

Wireless Application Protocol

Giao thức ứng dụng không dây


vii

DANH MỤC HÌNH VẼ
HÌNH 1.1: MÔ TẢ HỆ THỐNG DVB-H (CHIA SẺ GHÉP KÊNH VỚI
DỊCH VỤ MPEG2) ........................................................................................ 7
HÌNH 1.2: CẤU TRÚC CỦA DMB ............................................................... 9
HÌNH 1.3: HỆ THỐNG ISDB-T .................................................................. 11
HÌNH 1.4: CẤU TRÚC MẠNG MEDIAFLO .............................................. 13
HÌNH 2.1: CẤU TRÚC HỆ THỐNG IPDC QUA DVB-H........................... 17

HÌNH 2.2: SỰ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC ĐIỂM THAM CHIẾU ĐỐI VỚI
CẤU HÌNH DỊCH VỤ ................................................................................. 22
HÌNH 2.3: LUỒNG THÔNG BÁO CHO CẤU HÌNH DỊCH VỤ ................ 24
HÌNH 2.4: SỰ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC ĐIỂM THAM CHIẾU CHO ESG
..................................................................................................................... 26
HÌNH 2.5: CUNG CẤP ESG PHÂN TÁN. .................................................. 30
HÌNH 2.6: CUNG CẤP ESG TẬP TRUNG ................................................. 31
HÌNH 2.7: CƠ CHẾ BOOTSTRAP ESG ..................................................... 32
HÌNH 2.8: SỰ TƢƠNG TÁC HOẠT ĐỘNG ĐỐI VỚI ESG ....................... 34
HÌNH 2.12: LUỒNG THÔNG BÁO CHO PHÂN PHÁT FILE. .................. 41
BẢNG 2.10: MÔ TẢ CÁC THÔNG BÁO CHO PHÂN PHÁT FILE ......... 42
HÌNH 2.13 BIỂU DIỄN MÔ HÌNH PHÂN CẤP CHO BẢO VỆ DỊCH VỤ.
..................................................................................................................... 44
HÌNH 2.14: MÔ TẢ KHỐI CHỨC NĂNG VÀ CÁC ĐIỂM THAM CHIẾU
CHO PHẦN TRAO ĐỔI DỊCH VỤ VÀ BẢO MẬT. .................................. 45
HÌNH 2.16: PHÂN CẤP CÁC GIAO THỨC, ỨNG DỤNG TRONG IP
DATACAST. ............................................................................................... 50
HÌNH 2.18: CÁC GIAO THỨC QUA ĐIỂM THAM CHIẾU CBMS-2 ...... 54
HÌNH 2.19: CÁC GIAO THỨC QUA ĐIỂM THAM CHIẾU CBMS-3 ...... 55
HÌNH 2.20: CÁC GIAO THỨC QUA ĐIỂM THAM CHIẾU CBMS-4 ...... 56


viii

HÌNH 2.21: CÁC GIAO THỨC QUA ĐIỂM THAM CHIẾU CBMS-5 ...... 56
HÌNH 2.22: CÁC GIAO THỨC QUA ĐIỂM THAM CHIẾU CBMS-6 ...... 56
HÌNH 2.23: CÁC GIAO THỨC QUA ĐIỂM THAM CHIẾU CBMS-7 ...... 57
HÌNH3.1: MÔ HÌNH TRUYỀN DỮ LIỆU QUA DVB-H ........................... 59
HÌNH 3.2: CHỒNG GIAO THỨC TRONG IPDC ....................................... 60
HÌNH 3.4: ĐÓNG GÓI MỘT DÒNG ÂM THANH ĐỂ TRUYỀN TẢI QUA

DÒNG TRUYỀN DVB ................................................................................ 65
HÌNH 3.5: CẤU TRÚC KHỐI CỦA FLUTE ............................................... 66
HÌNH 3.6: ĐỐI TƢỢNG VẬN CHUYỂN VÀ MÃ HÓA KÝ HIỆU TỚI
CÁC GÓI FLUTE ........................................................................................ 68
HÌNH 3.7: DÒNG IP ĐƢỢC TRUYỀN QUA MẠNG DVB-H ................... 72
HÌNH 3.9: CẤU TRÚC CỦA KHUNG MPE-FEC. ..................................... 75
HÌNH 3.10: BẢNG DỮ LIỆU ỨNG DỤNG ................................................ 76
HÌNH 3.11: BẢNG DỮ LIỆU RS ................................................................ 77
HÌNH 3.12: CÁC CỘT TRỐNG .................................................................. 78
HÌNH 3.13: MÔ TẢ LÁT THỜI GIAN TRONG DVB-H ............................ 79
HÌNH: 3.14 KẾT HỢP GIỮA CÁC DỊCH VỤ LÁT THỜI GIAN VÀ
KHÔNG LÀ LÁT THỜI GIAN ................................................................... 80
HÌNH 3.15: MỖI TIÊU ĐỀ MPE CÓ CHỨA DELTA-T CHỈ KHOẢNG
THỜI GIAN BẮT ĐẦU CỤM (BURST) TIẾP SAU. .................................. 82
HÌNH 3.16: DELTA-T JITTER ................................................................... 83
HÌNH 3.17: CÁC THAM SỐ BURST.......................................................... 85
HÌNH 3.18: ĐỘ DÀI BURST LỚN NHẤT. ................................................. 86


ix

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Bảng đặc tính kỹ thuật của DMB .....................................................9
Bảng 1.2: Các tham số truyền dẫn cơ bản ở 3 chế độ của ISDB-T
.................11
Bảng 1.3: Đặc tính kỹ thuật của MediaFlo .....................................................13
Bảng 2.1: Mô tả chức năng các khối trong hệ thống IPDC qua DVB-H
........16
Bảng 2.2: Mô tả các điểm tham chiếu trong IPDC qua DVB-H
.....................18

Bảng 2.3: Mô tả chức năng của các khối logic ...............................................21
Bảng 2.4: Mô tả các luồng thông báo .............................................................22
Bảng 2.5: Mô tả các khối chức năng trong ESG
.............................................25
Bảng 2.6: Mô tả các thông báo trong ESG .....................................................32
Bảng 2.7: Mô tả các khối logic trong phân phát dòng thời gian thực
.............35
Bảng 2.8: Mô tả chi tiết các thông báo phân phát dòng
..................................37
Bảng 2.9: Mô tả chức năng khối logic trong phân phát file
............................38
Bảng 2.10: Mô tả các thông báo trong phân phát file
.....................................40
Bảng 2.11: Mô tả các khối logic thực hiện trong phần trao đổi dịch vụ và bảo
mật ..................................................................................................................43
Bảng 2.12: Mô tả các thông báo logic cho trao đổi dịch vụ và bảo mật
.........47


x

Bảng 2.13: Mô tả các ứng dụng dịch vụ .........................................................50
Bảng 2.14: Mô tả IPDC ứng dụng thiết bị đầu cuối
........................................51


1

MỞ ĐẦU
Thế giới đang chứng kiến sự trùng hợp ngày càng tăng của quảng bá

(Broadcasting) và Internet nhằm mục đích khai thác các mặt mạnh của nhau
trong phục vụ khách hàng. Ngày nay việc xem các chƣơng trình truyền hình
nhờ việc truyền dữ liệu qua các đƣờng truyền Internet tốc độ cao (nhƣ là
ADSL) không còn là điều mới mẻ. Ngƣợc lại việc khách hàng sử dụng điện
thoại di động yêu cầu nhà quảng bá, nhà cung cấp dịch vụ cung cấp các dịch
vụ cho họ đã là khá phổ biến ở các nƣớc tiên tiến. Hiện nay, do nhu cầu của
thị trƣờng, trên thế giới đã có nhiều tiêu chuẩn công nghệ truyền hình di động
khác nhau đƣợc nghiên cứu, phát triển và ứng dụng. Nhƣng tựu chung lại,
chúng có thể phân thành hai xu hƣớng chính nhƣ 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
đƣợc một số quốc gia áp dụng nhƣ Nhật Bản, Hàn Quốc ... Tuy nhiên loại
hình này vƣớng phải nhiều hạn chế lớn nhƣ chi phí rất cao, thêm vào đó là
khả năng nghẽn mạng thƣờng xuyên xảy ra do luồng dữ liệu truyền hình phụ
thuộc trực tiếp vào hạ tầng mạng viễn thông. Trong khi đó truyền hình di
động trên sóng truyền hình thì giá thành rẻ hơn rất nhiều và kèm theo đó là
một loạt các tiện ích đặc thù.
IP Datacast qua DVB-H là sự kết hợp giữa chuẩn DVB-H và công
nghệ IP. Sự kết hợp này đã đƣợc phép quảng bá các nội dung số hóa chẳng
hạn nhƣ các gói IP đƣợc truyền đi trên mạng Internet. IPDC đem đến thuận
lợi là tất cả các nội dung đƣợc số hóa dựa trên IP chẳng hạn nhƣ các luồng
video, các trang web, các file nhạc hay các phần mềm trò chơi đều đƣợc dễ
dàng phân phối qua quảng bá và đƣợc thu nhận bởi các đầu thu di động.


2

Nhận thức đƣợc tầm quan trọng của một công nghệ mới có nhiều ƣu
việt này, tôi nhận thấy nên lựa chọn đề tài luận văn tốt nghiệp theo hƣớng tiếp

cận với việc nghiên cứu, tìm hiểu để ứng dụng một cách có hiệu quả kỹ thuật
còn mới mẻ này, cũng là để góp phần phát triển ngành truyền hình.
Nội dung của luận văn là “ Nghiên cứu, ứng dụng truyền dữ liệu
trên mạng truyền hình số cho thiết bị cầm tay”, bao gồm các chƣơng sau:
Chƣơng 1: Tổng quan về mạng truyền hình số di động.
Chƣơng 2: Cấu trúc hệ thống IPDC qua DVB-H.
Chƣơng 3: Mô hình truyền dữ liệu qua DVB-H.
Kết luận: Đánh giá lại những vấn đề nghiên cứu.
Nội dung nghiên cứu luận văn này đƣợc xây dựng trên cơ sở những
kiến thức đã đƣợc tiếp thu trong quá trình học tập, nghiên cứu tại Trƣờng
Công Nghệ. Với thời gian nghiên cứu hạn hẹp, bài luận văn này không tránh
khỏi có những sai sót, tác giả mong đƣợc sự góp ý chỉ bảo của các Thầy Cô
và bạn bè đồng nghiệp. Qua đây, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến
TS. Ngô Thái Trị – Trung tâm tin học và đo lƣờng - Đài THVN đã giúp đỡ
tận tình và có nhiều góp ý, cùng nhiều tài liệu bổ ích để bản luận văn này
đƣợc hoàn thành. Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô giáo Khoa
Điện tử – Viễn thông, Đại học Công nghệ - ĐH Quốc Gia Hà Nội đã tạo điều
kiện học tập và nghiên cứu cho tác giả trong khóa học vừa qua. Xin chân
thành cảm ơn các bạn bè đồng nghiệp, các bạn học cùng lớp đã có những lời
động viên quí báu trong suốt thời gian thực hiện bài luận văn này.
Hà Nội, ngày

tháng 11 năm 2007

Nguyễn Hải Nam.


3

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ DI ĐỘNG
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG [2, 21]
Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin là sự phát triển của
công nghệ viễn thông nói chung và công nghệ truyền hình nói riêng, các ứng
dụng thu truyền hình di động đã và đang trở thành một xu hƣớng 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 ngƣời sử dụng muốn thƣởng thức và khả
năng tƣơng tác trực tiếp giữa khán giả và chƣơng trình cũng nhƣ giữa khán
giả và những ngƣời làm chƣơng trình. Hiện nay, do nhu cầu của thị trƣờng,
trên thế giới đã có nhiều tiêu chuẩn công nghệ truyền hình di động khác nhau
đƣợc nghiên cứu, phát triển và ứng dụng. Cụ thể nhƣ sau:
- DVB-H: Tiêu chuẩn của Châu âu dựa trên chuẩn truyền hình số mặt
đất (DVB-T) .
- ISDB-T: Mạng tích hợp các dịch vụ số mặt đất. Tiêu chuẩn này
đƣợc đƣa ra bởi Nhật.
- MediaFlo: Tiêu chuẩn phát hình của Mỹ do Qualcomm phát triển.
Tiêu chuẩn này dựa trên công nghệ truyền dẫn Flo của hãng
Qualcomm.
- DMB: Do Hàn Quốc phát triển dựa trên tiêu chuẩn mạng quảng bá
phát thanh số (DAB) và truyền thông đa phƣơng tiện.
Trong số đó tiêu chuẩn DVB-H đã thể hiện nhiều ƣu điểm vƣợt trội và
đã đƣợc thử nghiệm, triển khai tại một số quốc gia trên thế giới nhƣ Phần
Lan, Mỹ, Italia, ấn Độ ... Tại Việt Nam công nghệ di động theo tiêu chuẩn này


4

đã đƣợc công ty truyền hình di động VTC đƣa vào triển khai dịch vụ cuối
năm 2006.
1.2. CÁC TIÊU CHUẨN TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG ĐANG ĐƯỢC

ỨNG DỤNG
1.2.1. Tiêu chuẩn truyền hình di động DVB-H [3]
1.2.1.1. Tiêu chuẩn DVB-T
Từ năm 1995 các nƣớc châu âu đã tiến hành thử nghiệm phát sóng
truyền hình số mặt đất. Đến tháng 2 năm 1997 tiêu chuẩn truyền hình số mặt
đất DVB-T chính thức đƣợc công nhận và ban hành bởi tổ chức ETSI. Hệ
thống DVB-T đƣợc thiết kế dựa trên ý tƣởng:
- Đƣa ra mô hình hệ thống phát sóng truyền hình số mặt đất.
- Xác định các yêu cầu về chất lƣợng tín hiệu và khả năng tƣơng thích
cho các loại dịch vụ khác nhau.
- Quan tâm tới vấn đề xử lý tín hiệu ở máy thu để mở rộng các giải
pháp thực hiện hệ thống khác nhau.
- Chống phản xạ nhiều đƣờng, chống pha đinh, chống hiệu ứng
Doppler.
- Tạo khả năng thu di động: Ngƣời xem dù đi trên ô tô, tàu hoả vẫn
xem đƣợc các chƣơng trình truyền hình.
- Tạo khả năng thiết lập mạng đơn tần (SFN-Single Frequency
Network), nghĩa là nhiều máy phát trên cùng một kênh sóng.
- Tạo khả năng đa phƣơng tiện.
- Khả năng mở rộng cho đa phƣơng tiện di động.
Trong mỗi chế độ truyền dẫn của chuẩn DVB-T có thể truyền tải đƣợc
tối đa hai cấp độ khác nhau :


5

- Đối với chế độ không có phân cấp, chỉ có các vùng có cƣờng độ
trƣờng đạt giá trị lớn hơn mức ngƣỡng mới có thể thu đƣợc chƣơng trình.
- Đối với máy phát hoạt động ở chế độ có phân cấp, khi đó có hai mức
ngƣỡng thu khác nhau. Mức ngƣỡng 1 cho phép thu đƣợc toàn bộ các chƣơng

trình. Mức ngƣỡng 2 chỉ giá trị cho phép thu đƣợc chƣơng trình có ƣu tiên
trong khâu truyền dẫn. Chế độ phân cấp tại bộ điều chế chỉ thực hiện đƣợc khi
điều chế 16 QAM hay 64 QAM.
Điều chế phân cấp có hai đặc tính chính là :
- Cho phép phát sóng hai dòng truyền tải MPEG độc lập trên cùng một
kênh RF.
- Mỗi dòng truyền tải sẽ có khả năng chống lỗi riêng do đó sẽ có vùng
phủ sóng riêng.
Các thông số kỹ thuật chính của chuẩn DVB-T :
- Tín hiệu vào : Dòng truyền tải MPEG 2
- Tốc độ dữ liệu vào : 4,98 – 31,67 Mb/s.
- Mã khối : RS 204/188.
- Tỷ lệ mã FEC : 1/2 ; 2/3 ; 3/4 ; 5/6 ; 7/8.
- Điều chế không phân cấp :  = 1.
- Điều chế phân cấp :  =2;  = 4.
- Điều chế sóng mang: QPSK, 16 QAM, 64 QAM.
- Khoảng bảo vệ: 1/4 , 1/8 , 1/16 , 1/32.
- Độ rộng kênh RF: 6, 7, 8 Mhz.
Dòng dữ liệu sau khi đƣợc nén và ghép kênh đƣa vào máy phát sẽ
đƣợc xử lý nhƣ sau:
- Phối hợp ghép kênh truyền tải và ngẫu nhiên hóa dữ liệu để đồng đều
mức năng lƣợng.
- Mã hóa ngoại (Reed Solomon).


6

- Xáo trộn ngoại (outer interleaving).
- Mã hóa nội (mã xoắn punctured).
- Xáo trộn nội (inner interleaving).

- Mapping và điều chế.
- Truyền dẫn OFDM.
Tín hiệu vào máy phát là dòng truyền tải MPEG2 và đầu ra là tín hiệu RF tới
anten.
1.2.1.2. Tiêu chuẩn DVB-H
Hệ thống truyền dẫn DVB-T đã chứng tỏ khả năng của nó phục vụ các
đầu cuối cố định, xách tay, di động. Tuy nhiên các đầu cuối cầm tay (các thiết
bị với pin công suất thấp) đòi hỏi có cấu trúc xác định từ hệ thống truyền dẫn
phục vụ chúng:
- Do pin công suất thấp, hệ thống truyền dẫn phải cho phép máy thu có
khả năng liên tục tắt nguồn của một vài phần tử trong chuỗi thu để tăng thời
lƣợng sử dụng pin.
- Do mục đích là cho ngƣời sử dụng hay di chuyển, hệ thống truyền dẫn
phải cho phép dễ dàng truy cập tới các dịch vụ DVB-H khi các đầu cuối thu
rời khỏi một ô và vào một ô mới.
- Với mục đích là phục vụ nhiều tình huống sử dụng (trong nhà, ngoài
trời, đi bộ, và trong các phƣơng tiện giao thông chuyển động), hệ thống
truyền dẫn phải đƣa ra độ mềm dẻo / phân cấp đầy đủ để cho phép việc thu
các dịch vụ ở nhiều tốc độ, trong khi tối ƣu hóa vùng phủ sóng của máy phát.
- Do các dịch vụ đƣợc vận chuyển trong một môi trƣờng có các mức
nhiễu nhân tạo lớn, hệ thống truyền dẫn phải đƣa ra các phƣơng pháp để giảm
thiểu các hiệu ứng của chúng tới khả năng thu nhận tín hiệu.


7

DVB-H đƣợc phát triển gần đây nhất trong tập các chuẩn truyền dẫn của
DVB đáp ứng các yêu cầu trên và thích nghi với hệ thống DVB-T trong
truyền hình số mặt đất cho thiết bị cầm tay với pin công suất thấp.

Hình 1.1: Mô tả hệ thống DVB-H (chia sẻ ghép kênh với dịch vụ MPEG2)
DVB-H sử dụng các thành phần công nghệ sau cho lớp liên kết và lớp vật lý:
- Lớp liên kết:
- Phân lớp thời gian để giảm năng lƣợng tiêu thụ trung bình của
thiết bị đầu cuối và cho phép chuyển giao tần số mềm dẻo.
- Sửa lỗi trƣớc cho dữ liệu đƣợc đóng gói đa giao thức (MPE-FEC)
để cải thiện hệ số C/N và hiệu ứng Doppler trong kênh di động chịu ảnh
hƣởng của nhiễu xung lớn.
- Lớp vật lý:
- Báo hiệu DVB-H trong các bit TPS để tăng cƣờng và tăng tốc việc
khám phá dịch vụ. Bộ nhận dạng ô cũng đƣợc mang trong các bit TPS để hỗ


8

trợ việc quét tín hiệu và chuyển giao tần số nhanh hơn trên các thiết bị đầu
cuối thu di động.
- Chế độ 4K để thỏa hiệp giữa các kích thƣớc ô SFN và tính di động
cho phép việc thu đơn anten trong các FSN trung bình ở tốc độ rất cao.
1.2.2. Tiêu chuẩn truyền hình di động T-DMB [10]
DMB là mạng quảng bá đa truyền thông số có khả năng truyền đồng bộ
âm thanh, hình ảnh, dữ liệu cho các thiết bị di động. DMB là sự mở rộng của
tiêu chuẩn EUREKA 147 chủ yếu là dựa trên mạng phát thanh số DAB. Cũng
giống nhƣ DVB, DMB cũng có khả năng truyền qua vệ tinh (S-DMB) hay
truyền số mặt đất (T-DMB). Nhƣ vậy T-DMB chính là sự kết hợp của mạng
quảng bá phát thanh số DAB và truyền thông đa phƣơng tiện. T-DMB cung
cấp các loại hình dịch vụ dữ liệu khác nhau: thông tin chƣơng trình, thông tin
về sản phẩm, thông tin giao thông, cũng nhƣ âm thanh hình ảnh trên các thiết
bị di động. Với T-DMB ngƣời nghe sóng không chỉ nghe mà còn có thể xem
các chƣơng trình trong khi đang nghe trên sóng phát thanh số.

1.2.2.1. Cấu trúc của DMB
Trong cấu trúc phân lớp của DMB, dữ liệu đƣợc nén, đƣợc tập hợp lại,
đƣợc đóng gói, sửa lỗi rồi truyền lên mạng phát thanh số DAB.
- Lớp vận chuyển: Lớp này biểu diễn các thuật toán, các hệ thống để
truyền dữ liệu từ lớp ứng dụng. Các thuật toán, hệ thống này đƣợc thông qua
theo tiêu chuẩn của DAB để đóng gói dòng vận chuyển MPEG2 cùng với
dòng dữ liệu trên một kênh nhỏ. Để có thể sửa lỗi thì phía trên của lớp vận
chuyển đƣợc cộng thêm mã sửa lỗi RS và thuật toán ghép xen.
- Lớp ứng dụng: Lớp này chứa các thuật toán, hệ thống để đóng gói, mã
hóa nội dung. Nhƣ trên hình vẽ dòng vận chuyển MPEG2 TS đƣợc sử dụng
để đóng gói, tập hợp nội dung và dùng để vận chuyển các gói dữ liệu từ các


9

gói MPEG4 SL. Các gói MPEG4 SL đƣợc tập hợp bởi các dòng thành phần
ES và dữ liệu MPEG4 BIFS.

Hình 1.2: Cấu trúc của DMB
1.2.2.2. Các đặc tính kỹ thuật của DMB
Bảng sau mô tả các đặc tính kỹ thuật đƣợc sử dụng:


10

Các đặc tính
Tần số

Kỹ thuật
VHF (174-216 Mhz)

Độ rộng băng tần

1,536 Mhz

Điều chế

DQPSK

Truyền dẫn

OFDM

Âm thanh
H×nh ¶nh

Musicam (MPEG1, 2 )

§a truyÒn th«ng

MPEG4 AVC (H264)

âm thanh

MPEG4 BSAC

Dữ liệu

MPEG4 BIFS

Phần trộn

MPEG4 SL, MPEG2 TS

Kênh truyền

RS (204, 188)

Bảng 1.1: Bảng đặc tính kỹ thuật của DMB


11

1.2.3. Tiêu chuẩn truyền hình di động ISDB-T [15]
Hệ thống quảng bá tích hợp các dịch vụ số mặt đất ISDB-T đƣợc phát
triển tại Nhật Bản. ISDB-T đáp ứng đƣợc cho các thiết bị từ cố định đến thiết
bị di động, nó cũng có chức năng cho hệ thống quảng bá truyền hình số mặt
đất và phát thanh số mặt đất.
1.2.3.1 Hệ thống truyền dẫn ISDB-T

Hình 1.3: Hệ thống ISDB-T
Hệ thống ISDB-T còn đƣợc gọi là hệ thống truyền dẫn phân đoạn
băng OFDM (BST-OFDM). Băng tần truyền dẫn đƣợc thiết lập trên mỗi phân
đoạn có dải tần 6/14 Mhz. Trong hệ thống này các thông số truyền dẫn có thể
đƣợc thiết lập một cách riêng biệt trên từng phân đoạn. Các dòng TS đƣợc tái
hợp lại thành một dòng đơn TS. Các thông tin về cấu hình phân đoạn kênh,
thông số truyền dẫn và các thông tin khác đƣợc gửi đến thiết bị nhận nhờ sử
dụng báo hiệu điều khiển cấu hình truyền dẫn (TMCC).

12

- Các tham số truyền dẫn cơ bản: ISDB-T có 3 chế độ truyền dẫn khác
nhau.
Thông số truyền dẫn

Chế độ 1

Số phân đoạn OFDM

Chế độ 2

Chế độ 3

13

Độ rộng băng tần

5,575 Mhz

5,573Mhz

5,572Mhz

Khoảng cách các sóng

3,968Khz

1,984 Khz

0,992Khz

1405

2809

5617

Số sóng mang
Hệ thống điều chế
Độ dài ký hiệu
Độ dài khoảng bảo vệ
Mã nội

QPSK, 16QAM, 64QAM, DQPSK
252  s

504  s

1,008ms

1/4 , 1/8 , 1/16 , 1/32
Mã chập 1/2 , 2/3 , 3/4 , 5/6 , 7/8

Mã ngoại
Tốc độ bit thông tin
Cấu trúc phân cấp

RS (204, 188)
3,65Mb/s – 23,23 Mb/s

Tối đa là 3 mức

Bảng 1.2: Các tham số truyền dẫn cơ bản ở 3 chế độ của ISDB-T
- Cấu hình mã hóa kênh: Tập hợp các dòng TS khác nhau từ các bộ
tập hợp MPEG2 thành dòng một dòng đơn TS. Dòng TS này đƣợc chia thành
các gói có kích thƣớc là 188 byte. Các byte chẵn lẻ của mã RS đƣợc chèn vào
các gói nhƣ là một mã ngoại. Trong trƣờng hợp truyền dẫn phân cấp thì dòng
truyền có thể đƣợc phân thành các gói tùy theo thông tin chƣơng trình và đầu
vào mà có tối đa 3 hệ thống xử lý song song. Phần xử lý song song bắt đầu
bằng việc phân tán năng lƣợng, ghép xen, và các xử lý khác nhờ sự tƣơng
quan trƣớc sau của tín hiệu số cả về thời gian và tần số. Sau đó đƣợc mã hóa
kênh các thông số theo yêu cầu đặc tính truyền dẫn cũng nhƣ định dạng thiết
bị nhận. Các tham số này bao gồm tốc độ mã của mã chập và hệ thống điều


13

chế số nhƣ QPSK. Do hệ thống phân cấp đối tƣợng đƣợc xử lý song song có
tốc độ bit thông tin khác nhau nên hệ thống thực hiện lƣu dữ liệu tạm thời
trong bộ nhớ đệm và đọc dữ liệu trong các khối ký hiệu theo tốc độ xung mẫu
IFFT. Các tín hiệu dẫn đƣờng cho giải điều chế và ký hiệu điều khiển bao gồm
thông tin TMCC kết hợp với ký hiệu thông tin tới một khung OFDM. Ở đây
ký hiệu thông tin đƣợc điều chế bởi DBPSK và khoảng bảo vệ đƣợc cộng vào
tại đầu ra IFFT.
1.2.4. Tiêu chuẩn truyền hình di động MediaFlo [17]
Công nghệ truyền hình di động MediaFlo đƣợc sáng chế bởi công ty
QUALCOMM của Mỹ. Công nghệ này cũng cho phép truyền nội dung đa
truyền thông tới nhiều thuê bao một cách đồng thời. Công nghệ này hoạt động
hiệu quả trên các thiết bị di động và cũng tiết kiệm năng lƣợng cho thiết bị di
động.

1.2.4.1. Cấu trúc mạng MediaFlo

Hình1.4: Cấu trúc mạng MediaFlo
Hệ thống MediaFlo bao gồm 4 hệ thống nhỏ sau: Trung tâm điều hành
mạng, truyền dẫn Flo, mạng 3G, các thiết bị MediaFlo.