(TIỂU LUẬN) TIỂU LUẬN môn học kỹ THUẬT PHÁT THANH TRUYỀN HÌNH đề tài tìm hiểu tổng quan về DVB c2

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG Khoa viễn thông  - - BÀI TIỂU LUẬN MƠN HỌC KỸ THUẬT PHÁT THANH TRUYỀN HÌNH Đề tài: “Tìm hiểu tổng quan DVB-C2” Sinh viên thực Mã sinh viên Lớp Nhóm mơn học Hà Nợi, tháng 6/2021 Lời nói đầu Chuẩn DVB-C viết tắt cụm từ Digital Video -Cable chuẩn chung tập đoàn tiêu chuẩn Châu Âu phát triển cho truyền hình kỹ thuật số thơng qua hệ thống cáp Hệ thống truyền MPEG-2 MPEG-4 với dòng đưa Audio/video số Tiêu chuẩn lần xuất ETSI vào năm 1994, sau trở thành hệ thống truyền tải sử dụng rộng rãi cho truyền hình Cáp kỹ thuật số Châu ÂU Nó triển khai tồn giới hệ thống khác Tháng 8/2008 chuẩn DVB-C2 đời, hệ thứ hau truyền hình số qua cáp với số thay đổi mã hóa điều chế để cải thiện hiệu suất tối ưu so với chuẩn thứ Trong đề tài này, tìm hiểu tổng quan DVB-C2 Do thời gian gấp rút kiến thức thân hạn chế , q trình thực cịn nhiều sai sót nên em mong nhận góp ý từ Em xin cảm ơn Mục lục I Khái quát DVB - C2 Giới thiệu 2 Các đặc tính quan trọng DVB-C2 3 So sánh DVB-C2 DVB-C II Sơ đồ khối DVB – C2 Sơ đồ tổng quát Physical Layer Pipes (PLP) Data Slices QAM Mapping chế chuyển tiếp lỗi (FEC) Cấu trúc khung DVB-C2 Kết Luận 10 Tìm hiểu tổng quan DVB-C2 Cao Xuân Sơn-B17DCVT304 I Khái quát DVB - C2 Giới thiệu Trong năm gần đây, cầu người sử dụng ứng dụng truyền thong phức tạp tăng cao Mạng Internet băng rộng cung cấp đường truyền 100 Mbit/s cho dịch vụ TV Truyền hình tốc độ cao (HDTV), Back-up TV, Video theo yêu cầu (VoD) hay dịch vụ TV tương tác nhà khai thác đưa vào sử dụng Việc cung cấp tất dịch vụ qua mạng CATV với số lượng khách hàng cao đòi hỏi sở hạ tầng đại hỗ trợ việc truyền tải dịch vụ phát sóng băng thơng rộng theo yêu cầu chất lượng dịch vụ vấn đề quan trọng Ngoài ra, việc truyền liên tục dịch vụ truyền thơng truyền hình tương tự nói riêng quan tâm để đáp ứng nhu cầu cung cấp trải nghiệm liên tục nhiều thiết bị hộ gia đình mà khơng cần thay đổi phần cứng Hiện nay, cách sử dụng song song công nghệ khác để nâng cấp mạng truyền thống CATV thành mạng đại HFC (Hybrid Fibre Coax) Tuy nhiên, việc kết hợp yêu cầu chi phí lớn tốn nhiều thời gian nên việc triển khai khơng tối ưu Do đó, DVB-C2 đời để đáp ứng yêu cầu sau: - Các cơng nghệ nhắm vào việc tối ưu hóa việc sử dụng kênh truyền hình cáp mạng cáp đai bao gồm việc tăng tính linh hoạt dung lượng liệu - DVB-C2 mục tiêu chủ yếu phù hợp với DVB-S2 DVB-T2 mà dựa vào đặc tính khác biệt để cạnh tranh thị trường truyền nội dung Vì cơng nghệ truyền dẫn tầng thấp đạt nhiều loại ích từ khả dụng kênh trả lại Tuy nhiên, đặc điểm kỹ thuật DVB-C2 không phụ thuộc vào tính khả dụng kênh - Một cung cụ tham số có sẵn để giải vấn đề ứng dụng người sử dụng ứng dụng kinh doanh, tính toán khác biệt mức hiệu suất khác mạng CATV - Cho phép nhà cung cấp dịch vụ mạng cáp đưa dịch vụ cá nhân có chất lượng tốt kể dịch vụ kênh - Các kỹ thuật có sẵn phù hợp áp dụng - Sự tính tốn dự đốn từ đặc tính mạng cáp trước - Thơng số kỹ thuật giải vấn đề chức cuối đường truyền tính đến chất lượng liệu cho thiết bị khác - Đặc điểm truyền tần số trung tần dải băng tần cáp - DVB-C2 tái sử dụng giải pháp có cho vấn đề giao thoa, mã hóa điều chế thích hợp Tìm hiểu tổng quan DVB-C2 Cao Xuân Sơn-B17DCVT304 Các đặc tính quan trọng DVB-C2 Các đặc điểm kênh vật lý mạng Cáp đồng trục lai ghép sợi (HFC) cung cấp tảng lý tưởng cho tất dịch vụ truyền thông băng rộng tương lai Trong khứ, phổ khả dụng sử dụng cho truyền tín hiệu TV tương tự Một vài năm trở lại đây, ứng dụng tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số DVB-C kết hợp với nén video MPEG-2 cung cấp phương tiện cho lượng lớn chương trình TV số Tuy nhiên, mạng cáp nào, chương trình tương tự tồn dẫn tới việc truyền song song tín hiệu phát sóng tương tự kỹ thuật số Do đó, nhiều nhà mạng cáp nâng cấp phép truyền thông hai chiều Kết nhà mạng cung cấp gói băng thơng theo u cầu “Triple Play”, cho phép truy cập Internet với dịch vụ thoại Như vậy, lưu lượng IP cho khách hàng tăng nhanh Hơn nữa, số dịch vụ cung cấp ngày đòi hỏi chất lượng độ nét cao, tốc độ bit cao Mặt khác, phổ đường xuống sử dụng mạng cáp thông thường bị giới hạn tần số 800 MHz Từ điều trên, nhiều nhà cung cấp mạng bị cạn kiệt phổ tương lai gần Để giải vấn đề này, ta mở rộng phổ sử dụng giảm số lượng thuê bao cho phân đoạn mạng Cả hai cách tiếp cận tốn chúng yêu cầu nhiều thành phần mạng tích cực thụ động Do đó, cách giải ý ứng dụng hệ truyền động với lớp vật lý hiệu DVB-C2 Mặc dù MPEG Transport Stream (TS) giao thức sử dụng phổ biến phát sóng kỹ thuật số với dạng đầu vào đóng gói truyền gọi đóng gói luồng chung (GSE) Tất luồng đầu vào ghép kênh định dạng khung Baseband Cơ chế sử lỗi chuyển tiếp (FEC) áp dụng cho khung baseband sở Để phù hợp với hệ thống DVB-X2 khác, DVB-C2 sử dụng kết hợp mã LDPC BCH Điều giúp FEC tăng thêm khoảng dB để cải thiệu tỷ lệ tín hiệu nhiễu SNR so với DVB-C Các sơ đồ Bit-Interleaving tối ưu hóa mạnh mẽ tổng thể thể hệ thống FEC Bằng cách mở rộng header, frame gọi Physcal Layer Pipes (PLP) Một số PLP ghép vào Data Slice Một kết nối hai chiều (trong miền thời gian tần số) áp dụng cho slice để người nhận loại bỏ tác động suy giảm hàng loạt nhiễu chọn lọc tần số Một nhiều Data Slice điều chỉnh tải frame C2 Quá tình xây dựng frame bao gồm chèn sơ đồ liên tục rải rác Ký hiệu frame C2 gọi “Preamble” mang liệu tín hiệu Bộ thư DVB-C2 tìm thấy tất liệu cấu hình có liên quan cấu trúc thông số kỹ thuật tín hiệu DVB-C2 khối liệu báo hiệu Tìm hiểu tổng quan DVB-C2 Cao Xuân Sơn-B17DCVT304 Preamble header PLP Sau đó, ký hiệu OFDM tạo cách biến đổi Fourier ngược (IFFT) Thuật toán 4K-IFFT áp dụng để tạo tổng cộng 4096 sóng mang, 3409 sóng sử dụng để truyền liệu pilots dải tần MHz Khoảng bảo vệ sử dụng ký hiệu OFDM có độ dài 1/128 1/64 phụ thuộc vào độ dài ký hiệu (448 ) Tóm lại đặc điểm kỹ thuật DVB-C2 linh hoạt hiệu Dự kiến việc triển khai DVB-C2 tăng dung lượng downstream mạng cáp lên 30 % mạng tối ưu hóa lên tới 60 % Mặt khác, DVBC2 cho phép nhà khai thác mạng sử dụng tài nguyên tần số có sẵn cách linh hoạt nâng cao chất lượng dịch vụ cho tất loại hình bao gồm hỗ trợ chế vận chuyển dựa IP So sánh DVB-C2 DVB-C Bảng điểm khác DVB-C DVBC2 Nhờ sử dụng thêm cơng nghệ mới, DVB-C2 tăng dung lượng truyền lên tới 33% so với chế độ DVB-C điều kiện SNR giống Ngoài ra, lựa chọn sơ đồ mã hóa điều chế giúp DVB-C2 tối ưu hóa hiệu phổ Bảng Sự khác biệt khối DVB-C DVB-C2 II Sơ đồ khối DVB – C2 Sơ đồ tổng quát Theo phát triển rộng rãi đặc điểm lớp vật lý DVB, hệ thứ hai DVB (DVB-x2) bao gồm hệ thống truyền tải khác hình thành là: DVB-S2 (ứng dụng vệ tinh), DVB-T2 (mặt đất) DVB-C2 (cáp) Ý tưởng DVB-x2 tối đa hóa việc tái sử dụng sở hạ tầng có sẵn hệ thống truyền dẫn Hơn nữa, lớp hệ thống DVB-S2 DVBC2 phổ biến cho phép chuyển đổi dễ dàng tín hiệu vệ tinh thành tín Tìm hiểu tổng quan DVB-C2 Cao Xuân Sơn-B17DCVT304 hiệu cho mạng lưới cáp – đặc tính quan trọng hệ thống phát sóng cáp Hình trình bày sơ đồ khối cấp cao xử lý tín hiệu cho DVB-C2 truyền cuối Hệ thống cáp sử dụng Physical Layer Pipe (PLP) Một PLP kênh logic chứa nhiều luồng MPEG-2 đồng thời xử lý liệu IP giao thức đóng gói luồng chung (GSE) Mỗi PLP bao gồm khối xử lý đầu vào chuyển tiếp lỗi (FEC) QAM Mapping Một nhiều PLP kết hợp gọi Data Slice (tương tự kênh) xen kẽ thời gian tần số để giảm thiểu lỗi burst nhiễu băng hẹp Cuối cùng, xây dựng frame cách kết hợp Data Slice khác nhau, thêm phần preamble với thơng tin tín hiệu mức chuyển tiếp frame C2 tới tạo OFDM Hình Sơ đồ khối cấp cao xử lý tín hiệu xác định cho truyền cuối DVB-C2 Physical Layer Pipes (PLP) Data Slices Ý tưởng PLP cho phép việc truyền tải số kênh logic độc lập Mỗi PLP tạo thành kênh logic chứa sở liệu cho MPEG-2 giao thức Internet sử dụng đóng gói luồng chung (GSE) Sử dụng PLP_ID cho phép định danh dành riêng cho bên nhận PLP gọi FECFRAME Tìm hiểu tổng quan DVB-C2 Cao Xuân Sơn-B17DCVT304 đặt phía trước gói người dùng Sau giải mã header đánh giá PLP_ID, người nhận có khả định xem có phải giải mã gói liệu sau khơng Gói liệu mà khơng phải gói PLP mong muốn bị hủy bỏ không ánh xạ QAM giải mã chuyển tiếp lỗi Do đó, hiệu suất tốc độ nhận bit người nhận công suất xử lý liên quan giảm đáng kể Một lợi khác PLP khả gán mức độ khác cho luồng khác Mỗi PLP điều chế điều chỉnh tốc độ FEC độc lập so với luồng khác Do đó, mức độ QoS khác định để phân biệt dịch vụ lớp vật lý Mặc dù thiết lập cho dịch vụ phát sóng phải điều chỉnh để đảm bảo chất lượng dịch vụ cao tất người dùng mạng cáp, từ giúp việc cung cấp liệu tương tác kết nối điểm-điểm rõ ràng tùy thuộc vào cáp vật lý, đặc điểm khoảng cách, số khuếch đại chất lượng lắp đặt nội bộ, chất lượng tín hiệu đạt Nếu phần đầu cáp biết chất lượng tín hiệu đặc điểm liên quan kênh cáp mang tín hiệu đến thiết bị đầu cuối cảu người dùng DVB-C2 điều chỉnh thiết lập cho trường hợp riêng lẻ từ tối ưu hóa thơng lượng liệu cho người dùng Một ví dụ việc ứng dụng kỹ thuật truy cập Internet tốc độ cao thơng qua cáp DVB-C2 sử dụng làm môi trường đường xuống Trong thông tin chất lượng đường xuống gửi đến tiêu đề modem cáp sử dụng kênh trả Ứng dụng mô tả cách tiêu đề kích hoạt để cấu hình tín hiệu downstream cho ứng dụng riêng lẻ dẫn tới cung cấp hiệu phổ tối đa QAM Mapping chế chuyển tiếp lỗi (FEC) Hiệu suất sửa lỗi chuyển tiếp (FEC) xây dựng hệ thống truyền dẫn mạnh mẽ DVB-C2 sử dụng xác mã kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp (LDPC) sử dụng DVB-T2 DVB-S2 Những lợi ích phương pháp thấy qua tham số sau: tốc độ mã 9/10 DVB-C2 sửa tỷ lệ lỗi bit đầu vào giải mã FEC Ngược lại mã Reed Solomon ứng dụng cho DVB-C có tốc độ mã hiệu tương tự kết cao với độ dài từ mã LDPC lớn Do đó, DVB-C2 thường sử dụng độ dài từ mã gồm 648000 bit ( thay 1632 bit 204 byte DVB-C) từ không cần kết hợp luồng vận chuyển MPEG-2 Bên cạnh mã LDPC, tốc độ cao (khoảng 0.99) mã BCH sử dụng cho DVB-C2 sau giải mã LDPC Mã khả sửa lỗi so với mã LDPCC Lỗi xảy hầu hết lược đồ mã hóa dạng LDPC Turbo dẫn đến số chịu tốc độ lỗi bit tối đa 2.10−4 Hiệu suất mã LDPC đạt Tìm hiểu tổng quan DVB-C2 Cao Xn Sơn-B17DCVT304 lỗi bit cịn lại sau q trình giải mã sử dụng lần lặp lại giải mã FEC Hiệu suất tăng đáng kể việu chuyển tiếp lỗi cho phép áp dụng lược đồ chòm sai cao Trong DVB-C sử dụng tối đa 256 QAM DVB-C2 sử dụng thêm 1024 4096 QAM Sự kết hợp xảy chế độ điều chế mã hóa đưa bảng Phạm vi thay đổi xấp xỉ từ 10 đến 35 dB chế đọ điều chế cà mã hóa khả dụng cho phép độ chi tiết khoảng dB Bảng Ánh xạ QAM tỷ lệ mã (CR) cho DVB-C2 với yêu cầu tỷ lệ tín hiệu nhiễu cho quasi-error-free Cấu trúc khung DVB-C2 Khác với DVB-C, DVB-C2 sử dụng OFDM thay điều chế QAM OFDM áp dụng hầu hết chương trình truyền phát hai chiều đại mạnh mẽ phổ biến với kênh khác DVB triển khai OFDM hệ thống DVB-T hệ Đối với hệ thống hệ thứ hai, tham số DVB-T2 tối ưu mở rộng đáng kể DVB-C2 tái sử dụng tham số DVB-T2 cho yêu cầu cụ thể cáp Do kết việc sử dụng tham số OFDM giống số lượng lớn khối phổ biến khác nên dễ dàng kết hợp DVB-T2 DVB-C2 mà khơng cần tốn nhiều chi phí DVB-C2 sử dụng lại khoảng cách sóng mang mode 4K FFT từ DVB-T2 với độ dài ký hiệu OFDM 448 Hai tùy chọn cho độ dài khoảng bảo vệ có sẵn 1/64 1/128 cho tổng thời lượng ký hiệu Hơn nữa, DVB-C2 sử dụng mẫu pilot phân tán cho phép triển khai khối ước tính kênh cho hai hệ thống Một tính DVB-C2 khả tạo tín hiệu với băng thông khác Để đạt điều cần phân bổ số lượng lớn sóng mang OFDM cụ thể giữ tham số lọc hệ thống xung không đổi Do đó, băng thơng tín hiệu cuối đường truyền mở rộng để tăng số lượng dịch vụ Để tránh phức tạp chi phí chi cho người sử dụng, phân khúc OFDM nhận sử dụng tiêu chuển ISDB-T Nhật Bản Các thu truyền thống với băng thông MHz MHz trích xuất Tìm hiểu tổng quan DVB-C2 Cao Xuân Sơn-B17DCVT304 phần tín hiệu truyền chứa dịch vụ mong muốn Phần cấu thành Data Slice có kích thước khơng vượt q băng thông truyền thống đường truyền người nhận Hình Sơ đồ khối tần số thời gian DVB-C2 Mỗi frame C2 bắt đầu với mào đầu chứa nhiều ký hiệu OFDM Mào đầu có hai chức cho phép đồng tần số thời gian thực cho tín hiệu OFDM cấu trúc khung Do đó, chuỗi mào đầu điều chế từ ký hiệu sóng mang OFDM Mặt khác phần mào đầu tín hiệu Layer yêu cầu giải mã Data Slice tải chúng Mào đầu chứa chu kỳ nhận tần số khối L1 part 7,61 MHz Lý cho việc phân bố cố định L1 part lặp lại chúng yêu cầu truy cập tín hiệu hồn chỉnh L1 part vị trí điều chỉnh MHz Như mơ tả hình 3, người nhận khôi phục liệu đầu đủ khối L1 part cách gửi lại sóng mang OFDM sau chuyển đổi chúng miền tần số Ngay số sóng mang bị khơng ảnh hưởng đến hiệu hệ thống liệu tín hiệu truyền chế độ mạnh Tìm hiểu tổng quan DVB-C2 Cao Xuân Sơn-B17DCVT304 Hình Cấu trúc mào đầu DVB-C2 Ngược lại với khối L1-part 2, Data Slice không tuân thử mẫu tần số cố định mà phân bố cách linh hoạt Đây lý cần yêu cầu truy cập giải mã liệu tín hiệu L1-part2 vị trí đường truyền Yêu cầu Data Slice Data Slice khơng có kích thước vượt q băng thơng tiếp nhận 7,61 MHz Do đó, băng thơng Data Slice điều chỉnh xác với tốc độ bit nguồn tín hiệu Ví dụ, luồn tín hiệu vệ tinh có tốc độ bit khác chèn vào tín hiệu C2 mà không cần nhồi ghép luồng vần chuyển MPEG-2 Các Data Slice khác tích lũy đạt số lượng sóng mang OFDM tổng thể cho tín hiệu C2 Cả vị trí băng thơng Data Slice thay đổi frame C2 khác mà không yêu cầu điều chỉnh máy thu Tín hiệu khối L1-part khơng chứa tần số đầu tần số cuối Data Slice mà cịn vị trí tối ưu Vì vậy, máy phát thay đổi tham số Data Slice bên cửa sổ nhận xác định máy phát Tìm hiểu tổng quan DVB-C2 Cao Xuân Sơn-B17DCVT304 Kết Luận Đặc điểm kỹ thuật DVB-C2 cho phép tăng đáng kể hiệu suất việc áp dụng ánh xạ QAM lớn kết hợp với chế chuyển tiếp lỗi mạnh mẽ dựa mã LDPC Hơn nữa, ứng dụng OFDM giúp tăng linh hoạt cho DVB-C2 Nhờ tính mà DVB-C2 cho phép truyền nội dung phát sóng hiệu cho dịch vụ HDTV, SDTV hay dịch vụ tương tác theo yêu cầu 10 ... trí tối ưu Vì vậy, máy phát thay đổi tham số Data Slice bên cửa sổ nhận xác định máy phát Tìm hiểu tổng quan DVB- C2 Cao Xuân Sơn-B17DCVT304 Kết Luận Đặc điểm kỹ thuật DVB- C2 cho phép tăng đáng... dải băng tần cáp - DVB- C2 tái sử dụng giải pháp có cho vấn đề giao thoa, mã hóa điều chế thích hợp Tìm hiểu tổng quan DVB- C2 Cao Xuân Sơn-B17DCVT304 Các đặc tính quan trọng DVB- C2 Các đặc điểm kênh... điều chế giúp DVB- C2 tối ưu hóa hiệu phổ Bảng Sự khác biệt khối DVB- C DVB- C2 II Sơ đồ khối DVB – C2 Sơ đồ tổng quát Theo phát triển rộng rãi đặc điểm lớp vật lý DVB, hệ thứ hai DVB (DVB- x2) bao