Ứng dụng chuẩn TDMB và BIFS CORE2D LEVEL1 cho tương tác đối tượng truyền hình số trên thiết bị Mobile

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

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

ỨNG DỤNG CHUẨN TDMB VÀ BIFS
CORE2D@LEVEL1 CHO TƯƠNG TÁC ĐỐI TƯỢNG
TRUYỀN HÌNH SỐ TRÊN THIẾT BỊ MOBILE
NGÀNH

: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

MÃ SỐ

:
PHẠM THẾ HÙNG

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS. NGUYỄN ĐỨC THUẬN

Hµ néi - 2005


Luận văn tốt nghiệp cao học
Đề Tài: Chun TDMB v BIFS Core2D
_________________________________________________________________________

Mục Lục
Lời mở đầu ............................................................... 3
Chương 1. Khái niệm cấu trúc lớp T-DMB........... 4

1.1Cấu trúc và các chuẩn dùng cho dữ liệu trong T-DMB ....................................... 4
1.1.1 Khái niệm về cấu trúc lớp của T-DMB ...................................................... 4
1.1.2 Tổng quan T-DMB....................................................................................... 5
1.1.3 Các chuẩn giao thức dùng trong T-DMB .................................................. 6
1.2 Cấu trúc dịch vụ của T-DMB .............................................................................. 23
1.2.1 Cấu trúc dịch vụ T-DMB services ............................................................ 23
1.3 Cấu trúc Video service của T-DMB .................................................................... 24
1.4 Tổng quan các chuẩn dùng cho DMB video ....................................................... 24
1.4.1 Mã hóa nén dữ liệu (Compression coding) .............................................. 24
1.4.2 Ghép kênh truyền dẫn (Multiplexing: M4onM2) ................................... 24
1.4.3 Mã hóa kênh (Channel coding)................................................................. 24
1.5 Khái niệm ghép kênh (Video Multiplexing) ....................................................... 25

Chương 2:Truyền dữ liệu MPEG4 qua MPEG2..26

2.1 Khái niệm về M4onM2 ......................................................................................... 26
2.1.1 Sơ đồ mô hình hóa việc truyền dữ liệu MPEG4 qua MPEG2 ............... 26
2.1.2 Cấu trúc chi tiết của Bảng tổng hợp chương trình PAT ........................ 28
2.1.3 Cấu trúc chi tiết của Bảng tham chiếu chương trình PMT ................... 29
2.2 Cấu trúc gói trong DMB ...................................................................................... 30
2.2.1 Cấu trúc gói truyền dẫn ............................................................................ 30
2.2.2 Cấu trúc dữ liệu của PES packet data ..................................................... 31
2.3 Khái niệm MPEG2 Stransport stream ............................................................... 36
2.3.1 Sơ đồ khối dữ liệu truyền dẫn MPEG2.................................................... 36
2.3.2 Cấu trúc luồng dũ liệu - Transport Stream............................................. 37
2.4 Kiến trúc cấp cao DMB video service ................................................................. 42
2.4.1 Sơ đồ cấu trúc của dịch vụ DMB video.................................................... 42
2.4.2 Cấu trúc dữ liệu thành phần của MPEG4 ............................................... 43
2.4.3 Thủ tục truy nhập dữ liệu MPEG4 .......................................................... 44

Chương 3 :Khái niệm và ứng dụng BIFS trong
chuẩn MPEG4........................................................ 45

3.1 Thành phần BIFS component .............................................................................. 45
3.1.1 Sơ đồ thành phần BIFS ............................................................................. 45
3.1.2 Danh sách các giá trị khóa Tag cho thơng tin mơ tả đối tượng ............. 46
3.1.3 Danh sách các giá trị khóa Tag cho thông tin lệnh ................................. 47
3.1.4 Cấu trúc dữ liệu của mơ tả đối tượng – Object Descriptor được trình
bày theo ngôn ngữ Java ...................................................................................... 47
3.1.5 Sơ đồ chi tiết mã hóa thơng tin mơ tả cảnh BIFS ................................... 51
_________________________________________________________________________
Cao Học ĐTVT 2003-2005

Học Viên: Phạm Thế Hùng
-1-


Luận văn tốt nghiệp cao học
Đề Tài: Chun TDMB v BIFS Core2D
_________________________________________________________________________
3.1.6 Cấu trúc đồ họa mô tả cảnh theo lớp - BIFS Scene Graph .................... 52
3.1.7 Cấu trúc dữ liệu chi tiết của thông tin mô tả cảnh BIFS được trình bày
theo ngơn ngữ Java ............................................................................................. 52
3.2 Các chuẩn dữ liệu của BIFS ứng dụng trong TDMB ........................................ 68
3.3 Thông tin mô tả cảnh đồ họa 2D cơ bản cấp độ 1 - Core2D@Level 1 Scene
Description Profile ...................................................................................................... 72
3.4 Thông tin đồ họa 2D cấp độ 1 - Core2D@Level 1 Graphic Profile.................. 74
3.5 Ứng dụng BIFS cho tương tác với đối tượng truyền hình số trên họ SHMobile
của Renesas .................................................................................................................. 76
3.5.1 Cú pháp lệnh mô tả cảnh BIFS................................................................. 76

3.5.2 Cấu trúc tương tác người dùng ................................................................ 77
3.5.3 Cấu trúc cảnh cho tương tác người dùng với TextSensor ..................... 78
3.5.4 Các kết quả ứng dụng hiện tại .................................................................. 80

Kết luận .................................................................. 82
Tài liệu tham khảo ................................................. 83

_________________________________________________________________________
Cao Học ĐTVT 2003-2005

Học Viên: Phạm Thế Hùng
-2-


Luận văn tốt nghiệp cao học
Đề Tài: Chun TDMB v BIFS Core2D
_________________________________________________________________________

Lời mở đầu
DMB là cụm từ viết tắt của Digital Multimedia Broadcasting sử dụng trạm
mặt đất(Terrestrial) hoặc các trạm vệ tinh (Satellite) để truyền thông tin
quảng bá đang được phát triển tại Châu Âu ,Nhật Bản và South Korea.
Trong đó thuật ngữ S-DMB chính là hệ thống Satellite Digital Multimedia
Broadcasting truyền bá thông tin qua vệ tinh đã kết thúc giai đoạn phát triển
vào tháng 10/2005 và các sản phẩm ứng dụng đã được tung ra thị trường.
T-DMB (Terrestrial Digital Multimedia Broadcasting) là hệ thống truyền bá
thông tin trạm mặt đất hiện tại mới đang trong giai đoạn phát triển và sản
phẩm đự định sẽ được tung ra vào đầu năm 2006.
Trong luận văn này tác giả sẽ chú trọng vào hệ thống T-DMB và các sản phẩm
ứng dụng đang được phát triển trên họ SHMobile của tập đoàn phần cứng

Renesas Japan(Mitssubisi & Hitachi) hợp tác cùng các tập đồn & cơng ty đa
quốc gia như Curitel, Entobil, Nextreaming Richer Mobile, LG, SKTelecom
mà tác giả đang được trực tiếp tham gia và phát triển.
Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn tới PGS-TS Nguyễn Đức Thuận
người đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu
và thực hiện đề tài luận văn thạc sỹ này.

Seoul, South Korea 10/2005
Phạm Thế Hùng - CH ĐTVT 2003
_________________________________________________________________________
Cao Học ĐTVT 2003-2005

Học Viên: Phạm Thế Hùng
-3-


Luận văn tốt nghiệp cao học
Đề Tài: Chun TDMB v BIFS Core2D
_________________________________________________________________________

Chương 1. Khái niệm cấu trúc lớp T-DMB
1.1Cấu trúc và các chuẩn dùng cho dữ liệu trong T-DMB
1.1.1 Khái niệm về cấu trúc lớp của T-DMB

+ Giao thức truyền đối tượng dữ liệu Multimedia
 Multimedia Object Transfer (MOT) Protocol
+ Giao thức đường hầm IP
+ Kênh truyền dẫn dữ liệu.
 Transparent Data Channel(TDC)
+ Chuẩn dữ liệu Mpeg4 A/V dùng cho Audio và Video

+ Lớp SL Mpeg4 đồng bộ dữ liệu Mpeg4 để truyền dẫn qua chuẩn Mpeg2.
+ Dịch vụ dữ liệu – Data service
+ Dịch vụ audio – Audio service
_________________________________________________________________________
Cao Học ĐTVT 2003-2005

Học Viên: Phạm Thế Hùng
-4-


Luận văn tốt nghiệp cao học
Đề Tài: Chun TDMB v BIFS Core2D
_________________________________________________________________________

1.1.2 Tổng quan T-DMB

+IOD thông tin khởi tạo đối tượng dữ liệu trong chuẩn MPEG4
+Đóng gói dữ liệu theo khối section – Section Generation.
+OD/BIFS - Object Descriptor thông tin mô tả đối tượng và thông tin mô tả
cảnh.
+AVC video encode- mã hóa để truyền dữ liệu Video qua chuẩn Mpeg2.
+BSAC audio encode để truyền dữ liệu Audio qua MPEG2
_________________________________________________________________________
Cao Học ĐTVT 2003-2005

Học Viên: Phạm Thế Hùng
-5-


Luận văn tốt nghiệp cao học

Đề Tài: Chun TDMB v BIFS Core2D
_________________________________________________________________________

+ Lớp gói đồng bộ dữ liệu SL packketizer
+ Lớp Multiplexer ghép luồng thông tin
+ Luồng dữ liệu truyền dẫn theo chuẩn MPEG-2 - Transport stream

1.1.3 Các chuẩn giao thức dùng trong T-DMB
1.1.3.1 Giao thức truyền đối tượng dữ liệu Multimedia
MOT (Multimedia Object Transfer Protocol)

- MOT formats(Định dạng giao thức MOT)
 MHEG, Java, JPEG, ASCII, MPEG, HTML, HTTP, BMP, GIF, ...
- Header core(Nội dung thơng tin của Header)
 Kích thước byte của header và của đối tượng
_________________________________________________________________________
Cao Học ĐTVT 2003-2005

Học Viên: Phạm Thế Hùng
-6-


Luận văn tốt nghiệp cao học
Đề Tài: Chun TDMB v BIFS Core2D
_________________________________________________________________________

Bảng liệt kê mã kiểu đối tượng
Kiểu b14~b9

Ý nghĩa Kiểu con b8~b0 Ý nghĩa kiểu con

- Header extension(Phần mở rộng)
 Thông tin cần sử lý như khoảng lặp, phân đoạn segmen, cấp độ ưu tiên
 Các thông tin hỗ trợ cơ chế catching data
 PLI(Parameter Length Indicator): Tổng chiều dài của tham số tổng hợp
 00: Tổng chiều dài của tham số = 1 byte, khơng có sẵn DataField
 01: Tổng chiều dài của tham số = 2 bytes, chiều dài của DataField là 1
byte;
 10: Tổng chiều dài của tham số = 5 bytes,chiều dài của DataField là 4
bytes;
 11: Tổng chiều dài của tham số phụ thuộc vào DataFieldLength
indicator (Chiều dài Max là 32 770 bytes).
 ParamId(Parameter Identifier):Chỉ số tham số
 Ext(Extension field):chỉ định chiều dài của DataFieldLength Indicator
 0: Tổng chiều dài được quy định trong 7 bits kế tiếp;
 1: Tổng chiều dài được quy định trong 15 bits kế tiếp;
 DataFieldLength Indicator: số byte chiều dài của tham số được quy định
trong DataField
 DataField: dữ liệu tham số
_________________________________________________________________________
Cao Học ĐTVT 2003-2005

Học Viên: Phạm Thế Hùng
-7-


Luận văn tốt nghiệp cao học
Đề Tài: Chun TDMB v BIFS Core2D
_________________________________________________________________________

Chỉ số ID

Tham số

Chiều dài

Khả năng xảy ra

Ý nghĩa tham số:
 CreateTime – Thời gian khởi tạo
 StartValidity – Đối tượng nhận dũ liệu là hơp lệ sau khoảng thời gian
được chỉ định
 ExpireTime - Đối tượng nhận dũ liệu là không hơp lệ sau khoảng thời
gian được chỉ định
 TriggerTime- thời điểm trình bày đối tượng
 VersionNumber-số version
 RepetitionDistance – chỉ định khoảng thời gian tối đa đảm bảo lặp lại một
đối tượng (hỗ trợ cơ chế catching)

_________________________________________________________________________
Cao Học ĐTVT 2003-2005

Học Viên: Phạm Thế Hùng
-8-


Luận văn tốt nghiệp cao học
Đề Tài: Chun TDMB v BIFS Core2D
_________________________________________________________________________

 GroupReference – một số đối tượng có thể được nhóm thành một nhóm
và khi đó có thể tham chiếu tới nhóm đối tượng này bằng một chỉ số duy
nhất.
 Priority- mức độ ưu tiên ( 0 ~ 255, 0 là cao nhất, 255 là thấp nhất)
 Label-Nhãn
 ContentName-tên nội dung
 ContentDescription –Nội dung mô tả

1.1.3.2. Đường hầm IP - IP Tunneling
Chứa giao thức của một hệ thống khác trong một IP packet ví dụ truyền
NetWare IPX packets trong IP
Mơ hình lớp của IP Tunneling

_________________________________________________________________________
Cao Học ĐTVT 2003-2005

Học Viên: Phạm Thế Hùng
-9-


Luận văn tốt nghiệp cao học
Đề Tài: Chun TDMB v BIFS Core2D
_________________________________________________________________________

Tóm lược một IP datagram trong một MSC data group

Fragmentation IP datagram-Phân chia gói IP datagram
 Nếu như kích thước của IP datagram lớn hơn một MTU (576 ~ 8191 bytes)
thì một IP datagram sẽ bị phân chia thành một vài IP datagrams
 Mỗi phân chia của IP datagram sẽ có cùng định dạng format như của bản

thân IP datagram gốc

_________________________________________________________________________
Cao Học ĐTVT 2003-2005

Học Viên: Phạm Thế Hùng
- 10 -


Luận văn tốt nghiệp cao học
Đề Tài: Chun TDMB v BIFS Core2D
_________________________________________________________________________

Mã của MSC data group
 Data Group type- kiểu Data Group
 0000 : kiểu dữ liệu chung; sử dụng cho gói IP datagram
 0001 : CA messages- thơng điệp CA
 0010 : dữ liệu chung và tham số CA: sử dụng cho gói IP datagram và
CA messages
 MSC data group data field - trường dữ liệu của nhóm MSC
 Thơng tin trường dữ liệu được mang chính xác trong một IP datagram

1.1.3.3. Kênh truyền dũ liệu - Transparent Data Channel
 Packet mode service component WITHOUT data groups
Thành phần dịch vụ gói khơng chứa nhóm dũ liệu

_________________________________________________________________________
Cao Học ĐTVT 2003-2005

Học Viên: Phạm Thế Hùng

- 11 -


Luận văn tốt nghiệp cao học
Đề Tài: Chun TDMB v BIFS Core2D
_________________________________________________________________________

Cấu trúc packet
 packet_length – chiều dài packet
 (packet_length+1)*24

 continuity_index – chỉ số tiếp
 Tự động tăng 1 cho mỗi packet được gửi thành công cho một điạ chỉ
xác định bởi packet_address
 packet_address
 Điạ chỉ xác định của các packets cho một thành phần dịch vụ nằm trong
ghép kênh đa dịch vụ
 useful_data_length
 xác định chiều dài của phần tải dữ liệụ payload trong packet
 packet_data_byte – dữ liệu tải payload
 padding_byte
 dữ liệu được thêm vào trong phần còn lại của packet để cố định chiều
dài của packet
 Được đặt tất cả là 0
 packet_CRC – mã vòng check lỗi CRC
 Packet mode service component WITH data groups
Thành phần dịch vụ gói chứa nhóm dữ liệu

_________________________________________________________________________
Cao Học ĐTVT 2003-2005

Học Viên: Phạm Thế Hùng
- 12 -


Luận văn tốt nghiệp cao học
Đề Tài: Chun TDMB v BIFS Core2D
_________________________________________________________________________

1.1.3.4 Giao thức mạng độc lập cho dịch vụ tương tác
Các vấn đề cần quan tâm
 Luồng downstream tốc độ cao (giới hạn là tốc độ bít cao nhất của kênh
broadcast channel)
 MOT protocol - Giao thức MOT
 IP Tunneling protocol - Giao thức IP Tunneling
 Low bitrate interaction channel – kênh tương tác tốc độ bit thấp.
 GSM, PSTN, CDMA, IMT-2000, ISDN, ADSN, VDSL
 Text, graphics, audio, pictures (bao gồm e-mail)
Mơ hình giao thức

Lớp truyền tải dữ liệu – Transport layer với giao thức mạng độc lập
Lớp liên kết dữ liệu và lớp truyền dẫn vật lý – Data link layer và Physical
layer với giao thức mạng phụ thuộc.

_________________________________________________________________________
Cao Học ĐTVT 2003-2005

Học Viên: Phạm Thế Hùng
- 13 -

Luận văn tốt nghiệp cao học
Đề Tài: Chun TDMB v BIFS Core2D
_________________________________________________________________________

Mơ hình lớp giao thức kênh thơng tin quảng bá
(Protocol Stack Broadcast channel)

Mơ hình giao thức cho MOT
Mơ hình lớp giao thức kênh tương tác
(Protocol Stack Interaction channel)

Mơ hình giao thức cho
TCP/IP & UDP/IP

Mơ hình lớp giao thức kênh tương tác 1 hướng và 2 hướng với dịch vụ
personal FBC services

_________________________________________________________________________
Cao Học ĐTVT 2003-2005

Học Viên: Phạm Thế Hùng
- 14 -


Luận văn tốt nghiệp cao học
Đề Tài: Chun TDMB v BIFS Core2D
_________________________________________________________________________

Mơ hình lớp giao thức kênh tương tác (return path) với dịch vụ

personal DAB services
Mơ hình lớp giao thức điều khiển phiên (session control)

Mơ hình lớp giao thức điều khiển phiên tín hiệu cho tương tác 2 hướng
Tương tác chiều lên nằm trong kênh broadcast channel

_________________________________________________________________________
Cao Học ĐTVT 2003-2005

Học Viên: Phạm Thế Hùng
- 15 -


Luận văn tốt nghiệp cao học
Đề Tài: Chun TDMB v BIFS Core2D
_________________________________________________________________________

Session Control - Điều khiển phiên client
(Thiết lập Session)

Session Control - Điều khiển phiên server
(Thiết lập Session)
_________________________________________________________________________
Cao Học ĐTVT 2003-2005

Học Viên: Phạm Thế Hùng
- 16 -


Luận văn tốt nghiệp cao học

Đề Tài: Chun TDMB v BIFS Core2D
_________________________________________________________________________

Session Control - Điều khiển phiên
(Hủy bỏ Session)

Session Control- Điều khiển phiên
(Session alive checking - kiểm tra tồn tại phiên)
_________________________________________________________________________
Cao Học ĐTVT 2003-2005

Học Viên: Phạm Thế Hùng
- 17 -


Luận văn tốt nghiệp cao học
Đề Tài: Chun TDMB v BIFS Core2D
_________________________________________________________________________

Session Control- Điều khiển phiên
(Session Handover – Chuyển giao phiên)

Client khởi tạo phiên chuyển giao

Server khởi tạo phiên chuyển giao
_________________________________________________________________________
Cao Học ĐTVT 2003-2005

Học Viên: Phạm Thế Hùng
- 18 -

Luận văn tốt nghiệp cao học
Đề Tài: Chun TDMB v BIFS Core2D
_________________________________________________________________________

Session Control- Điều khiển phiên
(Download tạm thời thông qua kênh tương tác)

Client khởi tạo request cho download thông qua IC sẽ làm mất tín hiệu
DAB signal tạm thời

_________________________________________________________________________
Cao Học ĐTVT 2003-2005

Học Viên: Phạm Thế Hùng
- 19 -


Luận văn tốt nghiệp cao học
Đề Tài: Chun TDMB v BIFS Core2D
_________________________________________________________________________

PSSC Message Format- Định dạng PSSSC message

* UT: User Terminal
* NCU: Network Control Unit – Khối điều khiển mạng
PSSC Message Format - Định dạng PSSSC message
Data field structure – Cấu trúc trường dữ liệu
 DAB Protocol- giao thức DAB

 0000 0000: MOT trong chế độ packet mode
 0000 0001: IP datagram tunneling trong chế độ packet mode
 Other: Rfu
 Service Identifier – chỉ định dịch vụ
 Service Component Identifier - chỉ định thành phần dịch vụ
 End User Address – địa chỉ đầu cuối
 Transmitter Identification Information List – danh sách thông tin chỉ định
được truyền đi
 Text Message field – Trường thông điệp dạng text
_________________________________________________________________________
Cao Học ĐTVT 2003-2005

Học Viên: Phạm Thế Hùng
- 20 -


Luận văn tốt nghiệp cao học
Đề Tài: Chun TDMB v BIFS Core2D
_________________________________________________________________________

Message type/subtype field – Kiểu message/ trường subtype
Kiểu thông điệp

Tên thông điệp

Thông điệp con

Tên con

_________________________________________________________________________

Cao Học ĐTVT 2003-2005

Học Viên: Phạm Thế Hùng
- 21 -


Luận văn tốt nghiệp cao học
Đề Tài: Chun TDMB v BIFS Core2D
_________________________________________________________________________

Parameter Identifier – Chỉ định tham số

Timer ID – Chỉ số thời gian

_________________________________________________________________________
Cao Học ĐTVT 2003-2005

Học Viên: Phạm Thế Hùng
- 22 -


Luận văn tốt nghiệp cao học
Đề Tài: Chun TDMB v BIFS Core2D
_________________________________________________________________________

1.2 Cấu trúc dịch vụ của T-DMB
1.2.1 Cấu trúc dịch vụ T-DMB services

1. Lớp Multiplexing: ghép luồng sử dụng chuẩn giao thức Eureka-147
2. Lớp Mã sửa sai – Bảo vệ: Sử dụng các chuẩn RS Coing(204,188) và

Convolutional Interleaving(17 x 12).
3. Lớp ghép kênh truyền dẫn sử dụng chuẩn MPEG-2 TS transport stream.
4. Lớp đồng bộ Synchcronization sử dung chuẩn Mpeg4 SL
5. Lớp nén Compression layer bao gồm các chuẩn :
+ Video: ITU-T H.264 MPEG-4 AVC
+ Audio: MPEG-4 ER-BSAC
+ Mã hóa thơng tin đối tuợng MPEG-4 OD/BIFS
_________________________________________________________________________
Cao Học ĐTVT 2003-2005

Học Viên: Phạm Thế Hùng
- 23 -


Luận văn tốt nghiệp cao học
Đề Tài: Chun TDMB v BIFS Core2D
_________________________________________________________________________

1.3 Cấu trúc Video service của T-DMB

1.4 Tổng quan các chuẩn dùng cho DMB video
1.4.1 Mã hóa nén dữ liệu (Compression coding)
Video: H.264 | MPEG-4 Part 10 AVC (Advanced Video Coding )
Cơ bản
Profile @ Level 1.3
Audio: MPEG-4 Part 3 AAC-BSAC (Bit Sliced Arithmetic Coding)
Bổ xung: MPEG-4 BIFS Core2D Profile

1.4.2 Ghép kênh truyền dẫn (Multiplexing: M4onM2)
Truyền dẫn dữ liệu chuẩn MPEG4 qua MPEG2 transport system

MPEG-4 SL
MPEG-2 TS (PES)

1.4.3 Mã hóa kênh (Channel coding)
Sử dụng các chuẩn
Reed-Solomon Coding (204,188)
ConvolutionalInterleaving
Yêu cầu tỉ số lỗi bít BER : dưới 10-8
_________________________________________________________________________
Cao Học ĐTVT 2003-2005

Học Viên: Phạm Thế Hùng
- 24 -