đồ án : NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG TRÊN MẠNG 3G WCDMA

đồ án :NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG TRÊN MẠNG 3G WCDMA

Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục hình vẽ HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG I *** ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG TRÊN MẠNG 3G WCDMA Sinh viên thực hiện : Đoàn Văn Trịnh Lớp : D2004VT1 Đoàn Văn Trịnh - Lớp D2004VT1 i Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục hình vẽ HÀ NỘI - 2008 Đoàn Văn Trịnh - Lớp D2004VT1 ii Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục hình vẽ MỤC LỤC MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH VẼ v DANH MỤC BẢNG BIỂU iv LỜI NÓI ĐẦU viii CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG NGHỆ 1 TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG 1 1.1. Tổng quan về truyền hình di động 1 1.1.1 Truyền hình di động: Một khái niệm hiện thực mới 1 1.1.2 Truyền hình di động là gì? 1 1.1.3 Truyền hình di động khác với truyền hình vệ tinh hoặc truyền hình mặt đất thông thường như thế nào? 1 1.1.4 Sự khác biệt của truyền hình di động là gi? 3 1.1.5 Các tiêu chuẩn đối với truyền hình di động 3 1.1.6 Các tài nguyên để phát truyền hình di động 4 1.1.7 Cộng đồng truyền hình di động 5 1.1.8 Các khu vực phát triển mới đối với truyền hình di động 5 1.1.9 Truyền hình di động có thực sự quan trọng không? 6 1.2 Tại sao các công nghệ mới được sử dụng cho truyền hình di động 6 1.2.1 Tại sao các công nghệ mới được sử dụng cho Mobile TV 6 1.2.2 Chuyển mã TV sang màn hình di động 8 1.2.3 Nguồn pin cho máy cầm tay di động 8 1.2.4 Môi trường di động và bất động 8 1.2.5 Yêu cầu của dịch vụ truyền hình di động 9 1.3 Các công nghệ truyền hình di động 9 1.3.1 Tổng quan về các công nghệ truyền hình di động 9 1.3.2 Truyền hình di động sử dụng nền tảng mạng 3G 11 1.3.3 Công nghệ DVB-H 14 1.3.4 Công nghệ T-DMB 16 1.3.5 Truyền hình số di động MediaFLO 17 1.3.6 Các công nghệ truyền hình di động khác 18 1.3.7 So sánh các công nghệ truyền hình di động 19 Kết luận chương I 21 CHƯƠNG II: KHẢ NĂNG CỦA MẠNG THÔNG TIN 23 DI ĐỘNG 3G WCDMA 23 2.1 Giới thiệu 23 2.2 Quá trình phát triển thông tin di động 25 2.2.1 Kiến trúc GSM 28 2.2.2 Kiến trúc GPRS 30 2.2.3 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3 32 2.2.4 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R4 38 2.2.5 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R5 40 2.2.6 3GPP Phiên bản 6 và các hướng nghiên cứu cho các phiên bản 7 và 8 42 2.3 Khả năng của mạng tế bào trong việc truyền tải truyền hình di động 44 2.3.1 Dịch vụ dữ liệu trong mạng 2G và 2.5G 44 Đoàn Văn Trịnh - Lớp D2004VT1 iii Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục hình vẽ 2.3.2 Khả năng của mạng 3G 45 Kết luận chương II 51 CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG TRÊN MẠNG 3G WCDMA 52 3.1 Tiêu chuẩn hoá truyền tải đa phương tiện qua mạng 3G WCDMA 52 3.1.1 Các tiêu chuẩn 3GPP 52 3.1.2 Hệ thống đa phương tiện IP 52 3.1.3 Dịch vụ phát thanh trong các mạng 3GPP 53 3.1.4 Tạo luồng Mobile TV sử dụng chuẩn 3GPP - Dịch vụ luồng chuyển mạch gói 53 3.1.5 Chất lượng các lớp dịch vụ UMTS 54 3.2 Kênh hồi tiếp và vai trò của mạng di động với dịch vụ truyền hình di động tương tác 57 3.2.1 Tương tác trong phát thanh truyền hình di động 57 3.2.2 Truyền hình di động tương tác 57 3.3 Các dịch vụ đa phương tiện Broadcast và multicast MBMS 59 3.3.1 Nhu cầu về broadcast/multicas 59 3.3.2 Kiến trúc MBMS 62 3.3.3 Các thực thể chức năng hỗ trợ MBMS 63 3.3.4 MBMS trong mạng di động 69 3.3.5 Các bước làm việc cơ bản của MBMS 71 3.3.6 Phương pháp truyền tải broadcast và multicast trong mạng truy nhập vô tuyến 74 3.4 Các kỹ thuật nâng cao mạng truy nhập vô tuyến RAN cho truyền tải MBMS 78 3.4.1 Cải thiện sự quản lý tài nguyên vô tuyến (RRM) 78 3.4.2 Các kỹ thuật lặp 82 3.4.3 Sự sử dụng thông tin định vị 83 3.4.4 Quản lý sự di động ở MBMS 83 3.4.5 Tăng cường dải tần cơ sở máy thu 84 3.4.6 Tăng cường dải tần cơ sở máy phát 84 3.5 Các dịch vụ truyền hình di động và đa phương tiện qua mạng 3G 86 3.5.1 SMS và MMS 87 3.5.2 Flashcasts 88 3.5.3 Mobile VoIP 88 3.5.4 Video clips 88 3.5.5 Live TV 89 3.5.6 Video Demand 89 3.5.7 Video calls 89 3.5.8 Games 89 3.5.9 Tải âm thanh 90 3.5.10 Podcasting 90 3.5.11 Sự hiện diện 91 Kết luận chương III 92 KẾT LUẬN 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO 94 Đoàn Văn Trịnh - Lớp D2004VT1 iv Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Các máy điện thoại di động với bộ thu truyền hình tương tự 7 Hình 1.2 Các công nghệ truyền hình di động 10 Hình 1.3 Truyền hình di động dựa trên nền mạng 3G 11 Hình 1.5 Dịch vụ ISDB-T ở Nhật Bản 19 Hình 2.1 Lộ trình tiến hoá của các hệ thống thông tin di động 27 Hình 2.2 Kiến trúc mạng GSM 28 Hình 2.3 Kiến trúc GPRS 31 Hình 2.4 Kiến trúc 3G WCDMA UMTS R3 33 Hình 2.5 Kiến trúc mạng phân bố 3G WCDMA UMTS R4 39 Hình 2.6 Kiến trúc WCDMA UMTS R5 41 Hình 2.7 Kiến trúc hỗ trợ các dịch vụ kênh mang MBMS 43 Hình 2.8 Sự phát triển của tốc độ dữ liệu của mạng di động lên mức cao hơn (hệ thống 3G) 46 Hình 2.9 Các kênh truyền tải WCDMA 48 Hình 2.10 Khả năng của mạng HSPDA để phục vụ các khách hàng đồng thời 49 Hình 2.11 Khán giả đối với các kênh quảng bá và unicast 50 Hình 3.1 Truyền hình di động Unicast 56 Hình 3.2 Truyền hình di động Multicast 56 Hình 3.3 Tạo truyền hình di động tương tác 58 Hình 3.4 Dịch vụ TV di động không có MBMS hỗ trợ 60 Hình 3.5 Dịch vụ mobile TV với MBMS hỗ trợ 61 Hình 3.6 kiến trúc tham khảo hỗ trợ dịch vụ kênh mang MBMS 62 64 Hình 3.7 Cấu trúc chức năng BM-SC 64 Hình 3.8 Các pha trong một dịch vụ multicast MBMS 71 Hình 3.9 Các phiên trong dịch vụ broadcast MBMS 73 Hình 3.10 Hiệu năng của phương thức truyền GERAN MBMS 75 Hình 3.11 Vùng tác dụng MBMS WCDMA và công suất cho máy A3,64kbps, 80ms TTI một antenna thu 77 Hình 3.12 Xây dựng doanh thu thông qua các dịch vụ đa phương tiện 87 Đoàn Văn Trịnh - Lớp D2004VT1 v Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục bảng biểu DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 So sánh tổng quan các công nghệ dịch vụ truyền hình di động 20 Bảng 2.1 Các tốc độ dữ liệu chuyển mạch kênh trong mạng GSM 45 Bảng 2.2 Các đặc trưng khung WCDMA 46 Bảng 3.1 Các dạng Codec cho dịch vụ tạo luồng chuyển mạch gói phiên bản 4 54 Đoàn Văn Trịnh - Lớp D2004VT1 iv Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Từ viết tăt Tiếng Anh Tiếng Việt 3GPP Third neration Partnership Project Dự án hợp tác thế hệ thứ ba AAC Advanced audio coding Mã hoá âm thanh bậc cao AMPS Advanced mobile phone system Hệ thống điện thoại di động tiên tiến AMR Adaptive Multirate Đa tốc độ thích ứng ATSC Advanced Television Systems Committee Uỷ ban hệ thống truyền hình di động tiên tiến AuC Authentication Center Trung tâm nhận thực BG Border GateWay Cổng biên giới BM-SC Broadcast Multicast service center Trung tâm dịch vụ broadcast/multicast BSC Base station controller Bộ điều khiển trạm gốc BTS Base transceiver station Trạm thu phát gốc CDPD Cellular digital packet data Hệ thống dữ liệu gói số tổ ong CIF Common interface format Định dạng giao diện chung CN Core network Mạng lõi COFDM Coded OFDM Mã hoá OFDM CS Circuit switched Chuyển mạch kênh CSCF Call session control function Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi DVB-H Digital video broadcasting handhelds Phát thanh truyền hình video số cho máy cầm tay EDGE Enhanced data for global evolution Tăng cường tốc độ dữ liệu cho sự tiến hoá của GSM EIR Equipment identity register Bộ ghi nhận dạng thiết bị ETSI European Telecommunication Standards Institute Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu FACH Forward access channel Kênh truy nhập đường lên FCC Federal Communications Commission Uỷ ban viễn thông liên bang (Mỹ) FDD Frequency division duplex Ghép song công phân chia theo tần số FEC Forward error correction Sửa lỗi trước FOMA Freedom of Mobile Multimedia Access Tự do truy nhập đa phương tiện di động GERAN GSM EDGE Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến GSM EDGE GGSN Gateway GPRS support node Nút hỗ trợ cổng GPRS GMM GPRS mobility management Quản lý di động GPRS GPRS General packet radio service Dịch vụ vô tuyến gói chung GSM Global System for Mobile Communication Thông tin di động toàn cầu Đoàn Văn Trịnh - Lớp D2004VT1 v Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt HLR Home location register Bộ ghi định vị thường trú HSPDA High-speed downlink packet access Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao HTML Hypertext Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản HTTP Hypertext Transfer Protocol Giao thức truyền file siêu văn bản IMEI International mobile equipment identifier Nhận dạng thiết bị di động quốc tế IMS IP multimedia subsystem Hệ thống con đa phương tiện IP IMSI International mobile subscriber identifier Nhận dạng thuê bao di động quốc tế IP Internet protocol Giao thức internet ISDB Integrated services digital broadcasting Các dịch vụ tích hợp phát thanh số LTE Long-term evolution Giai đoạn phát triển dài hạn MBMS Multimedia broadcast multicast service Dịch vụ đa phương tiện phát quảng bá multicast MCCH MBMS control chanel Kênh điều khiểm MBMS MGW Media gateway Cổng phương tiện MMC Multimedia card Card đa phương tiện MMS multimedia messaging service Dịch vụ tin nhắn đa phương tiện MRF multimedia resource funtion chức năng tài nguyên đa phương tiện MSC Mobile switching center Trung tâm chuyển mạch di động MSCH MBMS scheme channel Kênh lập lịch MBMS MTCH MBMS traffic channel Kênh lưu lượng MBMS NMTS Nordic Mobile Telephone System Hệ thống điện thoại di động bắc Âu NTSC National Television Standards Committee Uỷ bản tiêu chuẩn truyền hình quốc gia OFDM Orthogonal frequency division multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao PAL Phase alternation by line Pha chuyển đổi đường - một hệ thống TV analog PDC Personal Digital Cellular Hệ thống tổ ong số cá nhân PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng Ptm Point to multipoint Truyền dẫn kiểu điểm-đa điểm Ptp Point to point Truyền dẫn kiểu điểm - điểm QCIF Quarter common interface format một phần tư CIF RNC Radio network controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến Đoàn Văn Trịnh - Lớp D2004VT1 vi Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt RS coding Reed–Solomon code Mã hoá reed-solomon RTP Real-time transport protocol Giao thức truyền tải thời gian thực SVG Scalable vector graphics Vector đồ hoạ thay đổi SIM Subscriber identity module Module nhận dạng thuê bao SIP Session initiation protocol Giao thức khởi đầu phiên SMS short message service Dịch vụ bản tin ngắn T-DMB Terrestrial digital multimedia broadcasting Phát thanh vô tuyến quả đất đa phương tiện số TTA Telecommunications Technology Association Hiệp hội công nghệ viễn thông Hàn Quốc TTC Telecommunications Technology Committee Uỷ ban công nghệ viễn thông Nhật Bản UDP User datagram protocol Giao thức datagram người sử dụng UE User equipment thiết bị người sử dụng UICC universal integrated circuit card Card mạng tích hợp thông minh UMTS Universal Mobile Telecommunication System Hệ thống viễn thông di động vạn năn (WCDMA) USIM UMTS subscriber identity module Module nhận dạng thuê bao UMTS UTRAN Universal terrestrial radio access network Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất vạn năng VLR Visitor location register Bộ ghi định vị tạm trú WAP Wireless application protocol Giao thức ứng dụng không dây WCDMA Wideband code division multiple access Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng Đoàn Văn Trịnh - Lớp D2004VT1 vii Đồ án tốt nghiệp đại học Lời nói đầu LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, sự phát trển như vũ bão của các công nghệ kỹ thuật nhanh chóng được ứng dụng trong tất cả các lĩnh vực trong cuộc sống. Trong lĩnh vực viễn thông, các công nghệ kỹ thuật cao ngoài việc nâng cấp, tạo ra các mạng viễ thông có tốc độ dữ liệu cao, các công nghệ kỹ thuật cao còn giúp tạo ra các thế hệ máy di động với nhiều tính năng tiên tiến với giá thành rẻ, phù hợp với nhu cầu người sử dụng. Các máy di động thế hệ mới này ngoài các chức năng truyền thống của một máy điện thoại di động, các máy di động còn có thể thực hiện các ứng dụng đa phương tiện công nghệ cao, và một trong số các ứng dụng đa phương tiện đó là truyền hình di động. Truyền hình di động là một khái niệm hiện thực rất mới. Ứng dụng đa phương tiện này không chỉ có sức hấp dẫn với người sử dụng mà nó cũng thu hút sự quan tâm lớn của các nhà khai thác khác nhau. Các nhà khai thác phát thanh truyền hình truyền thống trên thế giới qua nghiên cứu đã đưa ra và sử dụng một số công nghệ truyền hình di động như DVB-H, T-DMB, v v… Các nhà khai thác mạng di động cũng đang mong chờ, với sự phát triển của các mạng di động lên các mạng 3G với tốc độ truyền dữ liệu cao sẽ cho phép họ thực hiện triển khai các ứng dụng đa phương tiện, trong đó có truyền hình di động để phục vụ cho nhu cầu của người sử dụng. Với niềm đam mê về ứng dụng đa phương tiện truyền hình di động, em đã quyết định lựa chọn đề tài đồ án tốt nghiệp là “Nghiên cứu triển khai truyền hình di động trên mạng di động 3G WCDMA”. Đồ án được trình bày trong ba chương với các nội dung cụ thể :  Chương I: Tổng quan về các công nghệ truyền hình di động: Giới thiệu sơ lược về truyền hình di động và các công nghệ truyền hình di động hiện tại trên thế giới, các ưu nhược điểm của từng công nghệ và hiệu quả khi áp dụng,triển khai thực tế.  Chương II: Nghiên cứu khả năng của mạng thông tin di động 3G WCDMA: Đưa ra một cách nhìn tổng quan về sự tiến hoá của mạng 3G WCDMA từ mạng 2G GSM, khả năng truyền dữ liệu của mạng 3G WCDMA và hướng phát triển tiếp theo của mạng.  Chương III: Nghiên cứu triển khai truyền hình di động trên mạng 3G WCDMA: Nghiên cứu các kỹ thuật, các giải pháp đưa ra để có thể triển khai truyền hình di động nói riêng và các ứng dụng đa phương tiện khác nói chung tới người sử dụng trên mạng 3G WCDMA, các dịch vụ truyền hình và đa phương tiện đã được đưa vào cung cấp cho người dùng. Đoàn Văn Trịnh - Lớp D2004VT1 viii [...]... tận tình giúp đỡ, chỉ bảo giúp em hoàn thành đồ án Hà Nội ngày 20 tháng 10 năm 2008 Sinh viên thực hiện Đoàn Văn Trịnh Đoàn Văn Trịnh - Lớp D2004VT1 ix Đồ án tốt nghiệp đại học I CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG Chương 1.1 Tổng quan về truyền hình di động 1.1.1 Truyền hình di động: Một khái niệm hiện thực mới Hiện nay truyền hình di động là một kh á i n iệ m hiện thực mới Tuy... phát triển vì sự phát triển của các dịch vụ Mobile TV, cái đang là khởi đầu của các dịch vụ sống của chúng Chúng ta sẽ xem xét một số công nghệ truyền hình di động tiêu biểu, đã đạt được những kết quả nhất định khi đưa vào khai thác 1.3.2 Truyền hình di động sử dụng nền tảng mạng 3G a MobiTV Khối nội dung cung cấp Dịch vụ Các mạng di động khai thác người sử dụng Hình 1.3 Truyền hình di động dựa trên. .. đồng truyền hình di động Không chỉ với người sử dụng tham gia vào cộng đồng truyền hình di động Các điện thoại đa phương tiện mới-loại có thể hiển thị truyền hình di động cũng có thể chơi nhạc và cũng có thể thu trực tiếp từ mạng hơn là tải về từ máy tính Công nghiệp nội dung âm nhạc để bán cho các thiết bị di động đã được ra đời Các cơ hội mới đã mở ra bởi phần mềm cho truyền hình di động và phát triển. .. lý truyền hình di động và nhiều cái khác 1.1.6 Các tài nguyên để phát truyền hình di động Điện thoại di động là một thiết bị đa năng Nó được kết nối tới các mạng di động tế bào đồng thời nhận FM quảng bá qua bộ dò sóng FM hoặc kết nối đến mạng LAN vô tuyến qua Wi-Fi Phát truyền hình di động có thể tương tự với đa chế độ qua mạng 3G, các mở rộng quảng bá của 3G như MBMS hoặc MCBS, hoặc các mạng quảng... và thuận lợi trên của mạng 3G WCDMA hứa hẹn cho việc triển khai dịch vụ truyền hình di động và các dịch vụ đa phương tiện trên nền mạng này đạt được nhiều thành công Đoàn Văn Trịnh - Lớp D2004VT1 22 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương II CHƯƠNG II: KHẢ NĂNG CỦA MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 3G WCDMA 2.1 Giới thiệu Được bắt đầu với mạng 2.5G như GPRS, EDGE vào cuối những năm 1990 với dịch vụ luồng truyền tải Clip... trình phát triển lên 3G WCDMA của hệ thống thông tin di động từ mạng GSM, cũng như các nghiên cứu xu hướng phát triển tiếp theo của mạng 3G WCDMA bởi tổ chức 3GPP Các công nghệ thông tin di động hiện tại được chia thành ba thế hệ : thế hệ thứ nhất, thế hệ thứ hai và thế hệ thứ ba, được viết tắt là 1G, 2G, và 3G Các hệ thống 1G đảm bảo truyền dẫn tương tự trên FDM kết nối với mạng lõi dựa trên TDM Thí... 3 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I cầm tay, các nhà phát triển phần mềm, cộng đồng truyền hình quảng bá, các nhà khai thác di động 3G, và nhà khai thác quảng bá truyền hình vệ tinh, cùng hàng trăm cổ đông liên quan Nó cũng liên quan tới công nghiệp sản xuất nội dung để thiết kế nội dung audio và video cho di động; các nhà công nghiệp quảng bá và di động chuẩn bị các hệ thống truyền dẫn để xử lý truyền. .. năm 1990 khi truyền hình được phát qua vệ tinh và cáp dùng chung Truyền hình di động sử dụng các thuật toán nén hiệu quả hơn như là MPEG-4 hoặc Window-Media để nén hình ảnh và audio Nén audio hiệu quả đối với thoại đã được xác nhận trong mạng di động và các công nghệ này được thực hiện cho thế giới truyền hình di động cùng với sử dụng mã hóa audio ở đa tốc độ thích ứng, QCELP, hoặc mã hóa audio tiên tiến... triển nhanh chóng của truyền hình di động, động lực và quy mô của nó đã không được các nhà công nghiệp lường trước được, mặc dù không phải tất cả đều đồng ý với tuyên bố này Vì vậy mà công nghệ truyền hình di động đã loại bỏ được sự xáo trộn để tìm ra cách thấy được phổ tần của nó và phát truyền hình di động Ở Anh và Mỹ phổ tần quảng bá truyền hình truyền thống UHF và VHF cũng được sử dụng cho cả truyền. .. được hỗ trợ bằng cách giá của các máy di động giảm xuống và thống nhất tiêu chuẩn tốt hơn Giá của các bộ vi mạch cho truyền hình di động đã thấp hơn 10$, nhờ vậy mở ra cho các máy di động tiến tiến có mặt rộng rãi Giá của các bộ vi mạch được mong đợi thấp hơn 5$ bởi cuối năm 2007 1.1.2 Truyền hình di động là gì? Truyền hình di động là truyền các chương trình truyền hình hoặc video cho một loạt thiết bị . được các khả năng này và do đó đã thiết kế các nội dung có lợi thế của các thiết bị mà nội dung sẽ được trình diễn trên đó. Nội dung mới này sẵn sàng cho truyền hình di động có ưu. mở rộng thêm những người tạo nội dung mới, những nhà kết hợp nội dung, lưu trữ âm nhạc, và nhà phát triển nền tảng cơ sở thương mại điện tử. Nhu cầu bảo vệ nội dung sao cho người nắm bản quyền. tính. Công nghiệp nội dung âm nhạc để bán cho các thiết bị di động đã được ra đời. Các cơ hội mới đã mở ra bởi phần mềm cho truyền hình di động và phát triển nội dung bằng Java hoặc