(Luận văn) nghiên cứu, thiết kế mô hình hệ thống truyền thông radio số đồng nhất 03 cấp tỉnh, huyện, xã qua internet và sóng fm

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - Phạm Hoàng Việt lu an n va NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG TRUYỀN QUA INTERNET VÀ SĨNG FM p ie gh tn to THÔNG RADIO SỐ ĐỒNG NHẤT 03 CẤP TỈNH, HUYỆN, XÃ w d oa nl LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ll u nf va an lu (Theo định hướng ứng dụng) oi m z at nh z m co l gm @ an Lu HÀ NỘI - 2020 n va ac th si lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - Phạm Hoàng Việt lu an NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG va n RADIO SỐ ĐỒNG NHẤT 03 CẤP TỈNH, HUYỆN, XÃ to p ie gh tn QUA INTERNET VÀ SÓNG FM w Chuyên ngành : Kỹ thuật viễn thông : 8.52.02.08 d oa nl Mã số (Theo định hướng ứng dụng) ll u nf va an lu LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT oi m z at nh z NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS ĐẶNG HOÀI BẮC m co l gm @ an Lu HÀ NỘI - 2020 n va ac th si lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si i LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế mơ hình hệ thống truyền thơng Radio số đồng 03 cáp Tỉnh, huyện, xã qua Internet sóng FM” cơng trình nghiên cứu độc lập hướng dẫn PGS TS Đặng Hoài Bắc Nội dung luận văn có tham khảo sử dụng tài liệu, thơng tin đăng tải tạp chí trang web theo danh mục tài liệu tham khảo Tất tài liệu tham khảo có xuất xứ rõ ràng trích dẫn hợp pháp Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm chịu hình thức kỷ luật theo quy định cho lời cam đoan Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2020 lu Người cam đoan an n va ie gh tn to p Phạm Hoàng Việt d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si ii LỜI CẢM ƠN Để hồn thành tốt luận văn mình, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy PGS.TS Đặng Hoài Bắc, người đồng hành em suốt chặng đường vừa qua người ln tận tình hướng dẫn em suốt trình thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn Ban giám đốc Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng, q thầy Học viện tận tâm giảng dạy truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu suốt trình học tập em Học viện Vốn kiến thức tiếp thu trình học tập khơng tảng cho q trình thực luận văn tốt nghiệp mà hành trang quý báu cho nghiệp lu em sau an n va Em xin cảm ơn ủng hộ giúp đỡ nhiệt tình gia đình, bạn bè, người thân động viên, giúp đỡ em suốt trình học tập thực to Mặc dù cố gắng hết sức, song chắn luận văn không tránh khỏi ie gh tn luận văn tốt nghiệp p thiếu sót Em mong nhận thơng cảm góp ý q thầy để em nl w rút kinh nghiệm hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp oa Cuối em xin kính chúc quý thầy cơ, gia đình bạn bè dồi sức khỏe, d thành công nghiệp lu ll u nf va an Em xin chân thành cảm ơn! oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va MỤC LỤC ac th si iii LỜI CAM ĐOAN………………………………………………………… i LỜI CẢM ƠN…………………………………………………………… ii MỤC LỤC……………………………………………………………… iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT…………………… v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ…………………………………………… vi LỜI MỞ ĐẦU…………………………………………………………… CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN THANH TRONG NƯỚC VÀ QUỐC TẾ…………………………………………………… 1.1.Tổng quan công nghệ sử dụng hệ thống truyền Việt Nam………………………………………… lu 1.1.1 Phương thức truyền hữu tuyến (truyền có an dây) va n 1.1.2 Phương thức truyền vô tuyến (truyền khơng dây to tn phát sóng FM)……………………………………………………… 1.2.Nghiên cứu, tìm hiểu số hệ thống truyền tiên tiến p ie gh 1.1.3 Nhược điểm phương thức cũ……………………… nl w giới nay…………………………………………………………… 10 d oa 1.3 Nghiên cứu lý thuyết hệ thống truyền qua Internet…… an lu 1.3.1 Điều kiện cần thiết để phát triển Internet Radio…………… 12 12 13 1.3.3 Công nghệ truyền dẫn……………………………………… 15 1.4 Kết chương……………………………………………………… 17 ll u nf va 1.3.2 Sự khác biệt Radio Internet Radio cổ điển………… oi m z at nh CHƯƠNG 2: NHU CẦU THỰC TẾ VÀ ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH HỆ THỐNG TRUYỀN THANH KHƠNG DÂY ĐỒNG NHẤT CẤP……………… 18 z 2.1 Yêu cầu hệ thống truyền không dây đồng 03 cấp… 18 @ gm 2.1.1 Thực trạng hệ thống truyền thanh…………… 18 m co l 2.1.2 Yêu cầu hệ thống truyền không dây đồng 03 cấp19 22 2.3 Kết chương……………………………………………………… 24 an Lu 2.2 Mơ hình hệ thống truyền không dây đồng cấp…… n va ac th si iv CHƯƠNG 3: HOÀN THIỆN HỆ THỐNG PHẦN CỨNG VÀ PHẦN MỀM CHO MƠ HÌNH TRUYỀN THANH KHÔNG DÂY ĐỒNG NHẤT 03 CẤP25 3.1 Hệ thống máy chủ nội dung……………………………………… 25 3.2 Hệ thống máy chủ phát sóng…………………………………… 26 3.2.1 Module phần mềm điều khiển phát thanh…………………… 28 3.2.2 Module phần mềm lập lịch phát sóng……………………… 33 3.3 Máy thu Internet Radio………………………………………… 35 3.3.1 Thiết kế, chế tạo máy thu…………………………………… 35 3.3.2 Module phần mềm chứng thực kết nối máy chủ phát sóng máy thu Internet Radio…………………………………………… 37 lu an 3.3.3 Module phần mềm tương tác với máy thu Internet Radio từ xa 39 n va 3.3.4 Module phát tin khẩn cấp………………………… 41 3.5 Máy phát FM…………………………………………………… 49 3.6 Thiết bị đầu cuối………………………………………………… 50 51 p ie gh tn to 3.4 Máy phát mã giải mã RDS-OTP……………………………… 44 nl w 3.7 Kết chương……………………………………………………… d oa KẾT LUẬN……………………………………………………………… 53 ll u nf va an lu DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………… 54 oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT FM Frequency Modulation DAB digital audio broadcasting Internet Radio lu an n va RDS Radio Data System OTP One Time Password IoT: Internet of Things Vạn vật kết nối MQTT Message Queue Telemetry Transport Database Cơ sở liệu (CSDL) p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Hệ thống truyền có dây………………………………….……………… 10 Hình 1.1: Hệ thống truyền khơng dây……………………………………………….15 Hình 1.3: Tiến trình phát triển phát giới…………… …………… 20 Hình 2.1: Mơ hình hệ thống truyền thơng khơng dây đồng cấp…… .30 Hình 3.1 Kiến trúc tổng thể mô đun điều khiển phát thanh……………… 38 Hình 3.2 Sơ đồ khối module hiển thị danh sách điểm thu sóng……………………39 Hình 3.3 Mơ đun phần mềm điều khiển bật tắt âm lượng điểm thu ……………….40 Hình 3.4 Kiến trúc tổng thể mơ đun lập lịch phát sóng ………………… 42 lu Hình 3.5 Kiến trúc chi tiết mơ đun phần mềm tạo lịch phát sóng…….………… 43 an n va Hình 3.6: Sơ đồ khối hệ thống máy thu Internet Radio………………………………… 45 Hình 3.7 Sơ đồ việc xác thực clients………………………… …………… 48 to tn Hình 3.8 Sơ đồ khối chi tiết mô đun tương tác với máy thu Internet radio.………… 55 ie gh Hình 3.9: Sơ đồ khối máy phát mã RDS-OTP………………………… ………………….57 p Hình 3.10: Sơ đồ khối máy thu FM tích hợp giải mã RDS-OTP…………………….58 d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 40 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh Hình 3.8 Sơ đồ khối chi tiết mô đun tương tác với máy thu Internet radio Sau người dùng lựa chọn điểm thu sóng danh sách điểm thu, bước z gm @ tác vụ điều khiển cho điểm thu từ xa Tác vụ điều khiển bao gồm bật tắt luồng âm loa (trong trường hợp máy phát audio gắn trực tiếp với loa), l bật tắt nguồn máy phát FM (tương đương với bật tắt toàn cụm loa xã m co – dự án, xã cấp 01 thu Internet radio, bật tắt phát mã an Lu RDS – tùy yêu cầu bảo mật hệ thống va Dữ liệu gửi theo topic xác định sẵn Broker MQTT Giai đoạn thu n thập liệu từ máy thu, thông tin máy thu đối chiếu so sánh với ac th si 41 liệu Database Chỉ liệu xác thực hiển thị lên danh sách thiết bị thu sóng Nếu liệu máy thu chưa tồn (danh sách máy thu Database chưa có) liệu chèn vào Database Dữ liệu sau thu thập gửi thời gian thực lên Frontend để hiển thị giao diện dropdown list Đầu vào: Dữ liệu user đăng nhập danh sách điểm thu tương ứng Xử lý: Trích xuất thơng tin điểm thu, so sánh đối chiếu database lưu liệu vào database xuất liệu Đối chiều quyền điều khiển điểm thu với user tương ứng Chỉ hiển thị thiết bị mà user gắn quyền Đầu ra: ID IP điểm thu, hiển thị dạng danh sách giao diện phần mềm điều khiển phát lu an Mô đun hiển thị trạng thái thiết bị điều khiển luồng audio: n va Người dùng chọn máy thu toàn liệu từ máy thu đổ lên giao to diện “Điều khiển máy thu từ xa” Frontend Giai đoạn điều khiển từ xa cần gh tn thực theo thời gian thực Dữ liệu điều khiển phản hồi thực thông p ie qua Broker message MQTT bên thứ Đầu vào: Trạng thái máy thu lựa chọn nl w Xử lý: Xử lý liệu trạng thái điểm thu, luồng audio có trạng d oa thái kết nối thiết bị ngoại vi (máy FM, RDS) Tiếp nhận thao điều an lu khiển, xử lý tác vụ đẩy lệnh điều khiển lên topic tương ứng Ngay va có lệnh điều khiển, lịch sử điều khiển lưu trữ vào log file để đảm bảo an toàn u nf minh bạch q trình phát lỗi có hệ thống Tiếp theo liệu ll phản hồi lưu vào log database sau kết thúc trình điều khiển (người oi m dùng nhấn nút OK) z at nh Đầu ra: Hiển thị thông tin trạng thái thiết bị sau điều khiển cửa z sổ phần mềm gm @ Trong luồng liệu điều khiển, tín hiệu điều khiển gửi lên Broker, từ l trung chuyển đến điểm cuối, sau máy phát thực điều khiển lên giao diện điều khiển để người quản lý nắm rõ an Lu 3.3.4 Module phát tin khẩn cấp m co thiết bị phản hồi lại theo chiều ngược lại Dữ liệu sau phản hồi cập nhật n va ac th si 42 Hệ thống Phát Khẩn cấp hệ thống báo cơng cộng tồn quốc gia, toàn tỉnh, theo huyện – xã chọn Đây thường dùng quyền địa phương muốn gửi thông tin khẩn cấp quan trọng, chẳng hạn cảnh báo thời tiết báo bạo động, đến cho cộng đồng bị ảnh hưởng thông qua đài phát (radio) Các bên tham gia Hệ thống Phát Khẩn cấp – nhà đài phát sóng radio, nhà cung cấp nội dung radio hệ thống thiết bị thu phát đầu cuối Hệ thống hoạt động người có quyền hạn hệ thống lệnh phát sóng khẩn cấp tin hệ thống Phần lớn cảnh báo Hệ thống Phát thanh/Cảnh báo Khẩn cấp từ Cơ quan Khí tượng thủy văn để đáp ứng cho kiện thời tiết cực đoan, có ngày nhiều báo động gửi từ quan quyền muốn cảnh báo dịch bệnh hay bạo loạn Trong trình triển lu an khai Đắk Lắk, tính khẩn cấp mà Đài phát Tỉnh yêu cầu là: Cảnh báo lũ n va quét, cảnh báo bạo động dịch bệnh Trong giai đoạn cuối năm 2019, bên Trung to Quốc xuất dịch bệnh NcoV, vấn đề cấp thiết, cần cảnh báo gh tn rộng rãi đến người dân, lúc hệ thống Phát Khẩn cấp sử dụng p ie Một điều quan trọng khác hệ thống phần mềm phát khẩn cấp phải hồn tồn tương thích với quy trình hoạt động hệ thống truyền không dây đồng nl w cấp Một số tính module phần mềm lập lịch là: Phần mềm phân d oa loại luồng (nguồn) audio/tin phát sóng thiết lập mức độ ưu tiên khác an lu lịch phát sóng Module kết hợp với module phần mềm thiết va lập lịch cho hay nhiều thiết bị đầu cuối lúc để phát tin khẩn cấp u nf nhiều địa điểm lúc Việc thực dễ dàng cách thay ll đổi độ ưu tiên luồng audio module phần mềm lập lịch Khi phát tin khẩn m oi cấp, cần nâng mức độ ưu tiên lên cao nhất, sau thiết lập lịch phát sóng “ngay z at nh lập tức”, tin khẩn cấp phát lúc ghi đè lên tin khác z gm @ Yêu cầu chung module phần mềm phát tin khẩn cấp phải có l chức phát sóng tin “ngay lập tức” cho địa điểm – vùng dân cư m co (điểm đầu cuối) định Mô đun phần mềm hoạt động kết hợp với mơ đun lịch phát sóng, bao gồm thời gian, địa điểm phát nội dung phát sóng Nội dung phát an Lu sóng tin khẩn cấp n va ac th si 43 - Đăng nhập phần mềm với tài khoản phân quyền cho phép chạy tin khẩn cấp - Kết hợp với module tạo lịch phát sóng, cho phép chỉnh sửa lịch phát sóng với cụm thiết bị đầu cuối chọn trước - Thêm nội dung tin khẩn cấp - Lựa chọn mức độ ưu tiên cao phát sóng tin khẩn cấp Mặc định lựa chọn mức độ ưu tiên cao nhất, thời gian phát sóng Các yêu cầu phi chức cần thoả mãn bao gồm: - Đảm bảo lịch phát sóng phải hoạt động theo thời gian thực - Lựa chọn xác cụm thiết bị đầu cuối (điểm cuối) cần phát sóng khẩn cấp lu an - Lưu lại log lịch sử phát sóng khẩn cấp n va Dữ liệu quyền ưu tiên nhập từ bước đầu tiên, từ form tạo lịch Về to bản, luồng hoạt động giống luồng hoạt động quy trình tạo lịch Mục tạo gh tn chương trình phát khẩn cấp đưa thêm quyền ưu tiên số tùy chọn p ie frontend (âm lượng, thời gian phát ) tương ứng với quyền ưu tiên cấp cao – trường hợp khẩn cấp xử lý backend ghi đè luồng audio chương trình nl w phát sóng với luồng audio có quyền ưu tiên mức khẩn cấp Quyền ưu tiên lịch phát d oa sóng nhập từ form tạo lịch Quyền ưu tiên mức độ khẩn cấp (cao nhất) an lu kéo theo giá trị default thời gian phát (ngay lập tức) Dữ liệu lưu vào va bảng sở liệu Bảng liệu chứa tồn thơng tin lịch phát sóng khẩn u nf cấp: tên lịch phát sóng, loại lịch phát sóng, chế độ ưu tiên, ngày phát, thời lượng phát ll sóng, chế độ lặp lại (hàng ngày), người kích hoạt lịch cuối nội dung phát m oi sóng Ở có ý chế độ ưu tiên bao gồm 255 mức ưu tiên từ đến 255 theo z at nh thứ tự mức ưu tiên cao Trong đó, trường hợp khẩn tin tức z đánh mã ưu tiên cao phát sóng đè lên chương trình phát gm @ điểm thu phát cuối l Chỉ có người dùng có quyền tạo lịch phát sóng với quyền ưu tiên m co mức độ cao Việc triển khai thực tế cần phụ thuộc vào yêu cầu bên đài phát Tỉnh để đưa cấu hình hay phân quyền cho hợp lí an Lu Sau lần phát khẩn cấp, liệu cập nhật vào bảng n va liệu gửi thời gian thực lên Frontend để hiển thị giao diện thống kê, báo ac th si 44 cáo Các tác vụ xếp, hiển thị, tìm kiếm thực trực tiếp Frontend số lượng lần phát sóng khẩn cấp trở lên nhiều Trong lịch sử, nhân viên quản lý chọn nhiều máy thu để thiết lập tin phát khẩn cấp cho điểm thu phát hay nhiều điểm thu phát Tiếp theo quy trình chọn nội dung phát sóng, chọn luồng audio – trình bày mục cơng việc trước - Đầu vào: Dữ liệu lịch phát sóng, thơng tin lịch phát, nội dung phát, điểm phát sóng, Quyền ưu tiên lịch phát chọn mức ưu tiên “khẩn cấp” mức cao - Xử lý: Trích xuất thông tin lịch phát tại, lịch phát “khẩn cấp” lưu trữ, xử lý luồng audio “khẩn cấp” lu an - Đầu ra: Kiểm tra luồng audio khẩn cấp điểm thu phát cuối Luồng n va stream audio, sử dụng thông qua phần mềm streaming audio chuyên nghiệp, Mục trình bày nội dung phân tích thiết kế mơ phần mềm phát gh tn to đẩy lên máy chủ phát sóng sau tạo p ie tin khẩn cấp, cho hay nhiều máy, hay cụm máy, với chức tạo quyền ưu tiên cho lịch phát sóng Từ người dùng muốn tạo chương trình nl w phát khẩn cấp, người dùng việc thiết lập/sửa lịch phát sóng, thiết lập nội d oa dung cho lịch phát sóng ứng với điểm hay nhiều điểm thu phát cuối cuối cùng, an lu quan trọng thiết lập quyền ưu tiên cho lịch phát sóng mức cao Nội va dung chi tiết bao gồm yêu cầu chức năng, kiến trúc tổng thể, luồng hoạt động u nf thành phần phần mềm phát tin khẩn cấp ll 3.4 Máy phát mã giải mã RDS-OTP oi m z at nh Hệ thống truyền liệu vô tuyến RDS (Radio Data System) công nghệ phát triển để cung cấp dịch vụ liệu giá trị gia tăng sử dụng cho trạm phát z vơ tuyến FM có tần số từ 87.5MHz đến 108 MHz Mục đích RDS làm tăng gm @ thêm chức hệ thống truyền dẫn vô tuyến, đặc biệt người sử dụng thu l tín hiệu vơ tuyến di động RDS chuẩn hóa số loại thơng tin truyền, m co bao gồm thời gian, mã trạm thông tin chương trình Đài phát sử dụng RDS để gửi tin quảng bá ngắn gọn cho người sử dụng hiển thị an Lu thơng tin thời tiết, giá cả, tình hình giao thơng, thơng tin quảng cáo n va Đặc biệt phát chia theo khu vực nội dung phát không ac th si 45 bị ảnh hưởng Sóng FM sử dụng băng tần UHF (tần số từ 87.5 tới 108 Mhz) cho phép phủ sóng vịng bán kính từ 80 tới 160 km Trạm phát sóng FM sử dụng phương pháp đa truy nhập theo tần số (FDMA) để chia sẻ băng tần UHF, trạm phát FM truyền nhiều kênh Hệ thống cho phép trạm phát sóng truyền thêm loại thơng tin thơng qua tín hiệu số mã hóa, tín hiệu sau nhận hiển thị thiết bị thu tín hiệu Nhờ mà hiển thị máy thu tiêu đề, tên ca sĩ tên hát phát, thông tin giao thông, số điện thoại nhà quảng cáo,… phát chương trình mà khơng làm ảnh hưởng đến chất lượng chương trình phát Một tham số quan trọng khác để đạt mục đích mức xâm nhập lu an liệu Mức xâm nhập liệu cao dịch vụ liệu thô (more n va rugged); nhiên điều kiện truyền dẫn đa đường, nhiễu kênh âm to tăng lên Các thử nghiệm nhận thấy sóng mang phụ có độ lệch tối thiểu ±1 gh tn kHz, thường chọn mức ±2 kHz Tại mức này, không phát thấy nhiễu từ p ie kênh liệu trình nghe radio Bộ phát mã tín hiệu RDS hay cịn gọi tín hiệu điều khiển, phát tín hiệu nl w điều chế chung với sóng cao tần Sau tới máy thu giải mã để điều khiển tắt d oa mở cụm thu FM từ xa chống nhiễu có tín hiệu lạ tần số phát an lu RDS có khả cung cấp nhiều dịch vụ, dịch vụ thường PS (Dịch vụ chương trình): Tên trạm, bao gồm tám ký tự chữ số, có ll m - u nf nhất, tác giả tìm thấy: va đài truyền hình khai thác, đặc biệt Pháp Trong số dịch vụ phổ biến oi thể hiển thị hình máy thu Trừ trường hợp đặc biệt, tất z at nh trạm cung cấp dịch vụ Tiêu chuẩn RDS nói tám ký tự z phải cố định thể tên trạm Trên thực tế, số radio gm @ chuyển hướng dịch vụ để truyền tải thông tin động Tại Pháp, CSA cấp l phép cho thử nghiệm thực hành cuối năm 2009 Tuy nhiên, infra) an Lu - m co RDS bao gồm dịch vụ phù hợp với thông tin động, radiotexte (xem AF (Tần suất thay thế): Các máy phát phát danh sách tần số máy n va phát lân cận trạm Do đó, radio xe tìm kiếm tần số ac th si 46 tốt có sẵn Do đó, bạn nghe trạm từ đầu sang đầu mà không thay đổi tần số theo cách thủ công (tần số "tải xuống" vào RAM radio ô tô) - CT (Giờ đồng hồ): RDS cho phép truyền thời gian, cài đặt đồng hồ máy thu Dịch vụ cung cấp nhiều trạm, đảm bảo độ tin cậy thời gian truyền (một cách tốt cho trạm đồng hóa mã hóa RDS đồng hồ điều khiển vơ tuyến, ví dụ máy phát DCF77 Frankfurt Đức Kopitz 2) - TP (Chương trình giao thông)/TA (Thông báo giao thông): TP cờ cho biết liệu trạm nhận có khả đưa thông báo đường hay không Hầu tất đài phát hành cờ này, họ khơng bao lu an phát sóng thực tế quảng cáo đường n va - EON (Mạng khác nâng cao): Thông tin EON tham chiếu chéo tn to chương trình khác thuộc mạng Mỗi trạm phát tham chiếu trạm khác mạng: tên (PS), mã nhận dạng (PI), tần số p ie gh (AF), loại chương trình (PTY), phổ biến thông tin giao thông (TP/TA) Điều cho phép người nhận chuyển sang trạm khác quảng cáo đường nl w phát Việc chuyển đổi kéo dài thời gian phát sóng thơng báo; người d oa nhận sau tính tốn lại chương trình gốc Ví dụ, Pháp, đàm an lu nhóm Radio France đề cập đến nhau, 107,7 MHz, tần số va đường cao tốc Do đó, người lái xe nghe Hiển thị văn radio đài phát xe hơi: hiệu trạm oi - m kỳ thiết bị khác ll u nf radio này, hưởng lợi từ thơng tin giao thông phát bất z at nh KBPI ( khu vực Denver ), "KBPI Rocks the Rockies" RT (Văn vô tuyến): Các radiotexte cho phép khuếch tán văn z - gm @ thông qua RDS Các văn câu hỏi sau hiển thị theo l yêu cầu hình máy thu Ví dụ radiotexte sử dụng để phát sóng an Lu - m co truyền tải tiêu đề chương trình tác phẩm âm nhạc PTY (Loại chương trình) PTYN (Tên loại chương trình): Bạn n va định loại chương trình phát từ 32 loại đặt trước (tính PTY) Một số ac th si 47 máy thu cho phép quét chọn lọc trạm lưu trữ, tùy thuộc vào loại chương trình bạn thích Một số trạm liên tục sửa đổi mã PTY họ để phù hợp với lượng khí thải họ, trạm khác khơng muốn định loại chương trình để chúng đưa vào thường xuyên lần quét Nhờ dịch vụ liên kết PTYN, mặt lý thuyết tinh chỉnh loại chương trình cách phát hành tiêu đề tám ký tự (ví dụ: PTY tương ứng với loại "thể thao" chung, PTYN có chứa văn "bóng đá") PTYN khơng sử dụng thực tế - TMC ( Kênh tin nhắn giao thơng ): RDS kênh truyền tải cho liệu thơng tin lưu lượng có cấu trúc TMC Dịch vụ bổ sung: lu an RDS sử dụng cho mục đích khác: truyền liệu công cộng n va (TDC, kênh liệu minh bạch ) riêng tư (IH, ứng dụng nội ), phân trang , Mã OTP từ viết tắt One Time Password Có nghĩa mật sử dụng gh tn to dịch vụ công khai khác đăng ký hợp lệ (ODA, ứng dụng liệu mở ) p ie lần Mã xác thực OTP chuỗi số chuỗi kết hợp số với ký tự Nhưng khác mật thông thường, mã xác thực OTP tạo ngẫu nhiên không nl w phải từ người dùng, sử dụng lần sau khơng cịn tác dụng Thậm d oa chí, thời hạn mật OTP thường ngắn, sau 30 giây, 60 giây hay an lu vài phút, vơ tác dụng lại thay mã OTP giảm thiểu va nguy bị đánh cắp liệu,cung cấp bảo vệ tốt nhiều cho tài khoản ngân u nf hàng trực tuyến, mạng cơng ty hệ thống khác có chứa liệu nhạy cảm Nó ll cung cấp kỹ thuật bảo mật nâng cao so với mật tĩnh (Không thay đổi qua m oi phiên đăng nhập khác nhau) OTP hoạt động thơng qua thuật tốn ngẫu nhiên, z at nh tạo ngẫu nhiên với phiên đăng nhập giao dịch Vì vậy, tin tặc z hay cracker khơng thể đốn mật gm An toàn: Giải tốt vấn đề giả mạo, đánh cắp, Key logger Đối với hai l - @ Ưu điểm công nghệ OTP an Lu - m co yếu tố xác thực, thiết bị kết hợp với mã PIN mật Dễ dàng sử dụng: Việc nhận dạng xác thực thực vài giây n va tránh nguy bị lỗi gõ mã OTP dài qua mã từ thiết bị ac th si 48 chứng thực vào máy tính (Ví dụ OTP Token sử dụng hình hiển thị) Nó hoạt động với tài ngun đăng nhập tất tảng máy tính, trình duyệt khơng cần phần mềm cài đặt Client Nhanh chóng tích hợp dễ dàng vào ứng dụng web (Windows, Linux, Mac, Internet Explorer, Firefox, ) - Linh hoạt: Người dùng dễ dàng sử dụng cho máy tính khác dễ mang theo bên Sơ đồ khối máy phát mã RDS-OTP hình đây: lu an n va p ie gh tn to d oa nl w lu an Hình 3.9: Sơ đồ khối máy phát mã RDS-OTP u nf va Lựa chọn giải pháp OTP cho hệ thống truyền khơng dây ll Theo trình bày trên, công nghệ OTP mang lại giải pháp hữu ích oi m việc bảo mật hệ thống, xác thực người dùng, trình đăng ký, đăng z at nh nhập vào hệ thống Tác giả nghiên cứu đề xuất giải pháp áp dụng công nghệ để xác thực đường truyền để đảm bảo mát phát phát nội dung cho phép z Đầu tiên, RDS cõng mã OTP gửi từ máy phát FM đến máy thu Việc @ gm thực cách chèn bit OTP nhỏ vào chuỗi mã hoá liệu m co l RDS Mã OTP tạo thuật toán theo thời gian dựa bảng mã có sẵn máy phát Mã đồng cách với mã máy thu, nên an Lu có máy thu FM nhận biết mã tránh kiểu công replay Mỗi máy phát gửi mã, máy thu giải mã Nếu mã OTP máy thu va n FM lúc đồng ý phát sóng chương trình Như hiểu rõ máy phát ac th si 49 FM máy thu FM dùng OTP phương thức xác thực, để bật tắt máy phát kỹ thuật mã hố tín hiệu đường truyền Ý tưởng khơng phải mã hố tín hiệu FM mà truyền chuỗi OTP xác thực kèm với sóng sử dụng cơng nghệ RDS Chuỗi mã hố gửi kèm với chuỗi sóng mang xác thực máy thu FM điểm phát cuối Khi điểm phát cuối xác thực chuỗi OTP tiến hành phát sóng Q trình diễn nhanh, không mang lại cảm giác bị gián đoạn đường truyền Chuỗi OTP thay đổi liên tục thuật tốn, tránh Replay attack việc chiếm quyền phát sóng FM Câu hỏi đặt phải xây dựng hệ thống phần mềm đồng mã OTP máy phát FM huyện, xã máy thu FM phát loa thôn, Chi tiết phần kỹ thuật thực mục lu an n va Trong mục trên, nhóm thực nghiên cứu lí thuyết mã hóa OTP: nhằm to mục đích tìm hiểu nguyên tác mã hóa OTP đề phương án tích hợp gh tn hệ thống truyền thơng khơng dây đồng cấp; nghiên cứu lí thuyết xây dựng p ie module phát mã giải mã OTP, để xây dựng sơ đồ khối module phát mã giải mã đề đặc tính kỹ thuật nhằm phục vụ nội dung thiết kế chế tạo nl w module tích hợp vào hệ thống truyền thông không dây d oa 3.5 Máy phát FM an lu FM viết tắt ( Fryquency Moducation : Điều chế tần số ) điều chế theo va phương thức làm thay đổi tần số tín hiệu cao tần theo biên độ tín hiệu âm tần, ll u nf khoảng tần số biến đổi 150KHz oi m Sóng FM sóng cực ngắn tín hiệu Radio, sóng FM thường phát dải z at nh tần từ 76MHz đến 108MHz Với mạch điều chế tần số sóng mang có biên độ không đổi, tần số thay đổi theo biên độ tín hiệu âm tần, biên độ tín hiệu âm tần z tăng tần số cao tần tăng, biên độ âm tần giảm tần số cao tần giảm Như gm @ sóng mang FM có tần số tăng giảm theo tín hiệu âm tần giới hạn tăng giảm l +150KHz -150KHz , tần số sóng mang điều tần có dải thơng 300KHZ dải tần từ 99,85 MHz đến 100,15 MHz an Lu Quá trình phát sóng FM: m co Thí dụ đài tiếng nói việt nam phát sóng FM 100MHz truyền n va ac th si 50 Điều chế FM q trình điều chế tín hiệu tần số thấp( tín hiệu âm tần, tín hiệu video ) vào tần số cao tần theo phương thức => Biến đổi biên độ tín hiệu cao tần theo hình dạng tín hiệu âm tần => Tín hiệu cao tần thu gọi sóng mang Sóng mang sau điều chế khuếch đại đưa An ten để phát xạ truyền xa Ưu nhược điểm sóng FM: Sóng FM có nhiều ưu điểm mặt tần số, dải tần âm sau tách sóng điều tần có chất lượng tốt, cho âm trung thực truyền âm Stereo , sóng FM bị can nhiễu só với sóng AM Nhược điểm sóng FM cự ly truyền sóng ngắn, truyền cự ly từ vài chục đến vài trăm Km , sóng FM thường sử dụng làm sóng phát địa phương lu an Truyền FM cung cấp chất lượng hoàn hảo máy phát n va sử dụng nhà nhận đài phát có chất lượng tốt, to bạn khơng thể nói người thực nói chuyện phịng thơng gh tn qua liên kết FM, nghe radio p ie Hệ thống máy phát FM cấp huyện (88-108 MHz/500W) sử dụng công suất 500W phát công suất lớn bao trùm toàn huyện Hệ thống máy phát FM cấp xã (54-68 nl w MHz/50W) dùng cơng suất nhỏ Máy phát huyện xã không sử dụng d oa chung tuần số, chống bị nhiễu đường truyền Máy phát thích hợp máy phát mã 3.6 Thiết bị đầu cuối va an lu RDS-OTP để truyền liệu liên kết xã huyện ll u nf Trong hệ thống truyền không dây, thiết bị đầu cuối máy phát oi m tín hiệu qua loa phóng (máy thu FM đặt thơn bản, thu tín hiệu từ cấp xã, z at nh huyện, tinh) phát trực tiếp qua loa Thiết bị đầu cuối điểm xâm nhập tiềm ẩn cho mối đe dọa an ninh mạng cần bảo vệ chặt chẽ chúng thường mắt gm @ Quản lý bảo mật thiết bị đầu cuối gì? z xích yếu bảo mật mạng l Đây quy tắc xác định mức độ bảo mật mà thiết bị kết nối với mạng m co hệ thống phải tuân thủ Các chương trình giúp bảo vệ thiết bị hệ thống tránh khỏi việc bị công, bị kiểm sốt q trình phát sóng nội dung Bảo mật an Lu thiết bị đầu cuối thuật ngữ dùng rộng rãi, đề cập đến số biện pháp bảo n va mật, nằm phạm trù bảo mật mạng nói chung ac th si 51 lu an n va p ie gh tn to nl w Hình 3.10: Sơ đồ khối máy thu FM tích hợp giải mã RDS-OTP oa Với việc áp dụng tổng thể kỹ thuật RDS-OTP trên, hệ thống đầu cuối d bật lên phát tín hiệu nhận luồng liệu có mã OTP phù hợp, cịn lu va an khơng, hệ thống trạng thái tắt khơng phát sóng u nf Trong sơ đồ sơ đồ khối máy thu FM thôn bản, đáp ứng đầy ll đủ yêu cầu đặt ra, với việc tiếp sóng tần số phát từ cấp Tỉnh, huyện, xã, tích m oi hợp mạch thu RDS-OTP, kèm giải mã RDS giải mã OTP để đảm bảo xác thực 3.7 Kết chương z at nh đường truyền z chủ phần cứng phần mềm hệ thống l gm @ Để xây dựng hệ thống truyền không dây đồng 03 cấp, cần phải làm Mục đích hệ thống phần mềm là xây dựng hệ thống máy chủ nội dung m co máy chủ phát sóng, để nhận nội dung tin từ đơn vị sản xuất điều khiển an Lu luồng nội dung nội dung, sau phát tin qua Internet thu thập số liệu từ n va máy thu Internet Radio, thông qua hệ thống sử dụng công nghệ IoT ac th si 52 Về hệ thống phần cứng, nhóm chế tạo Máy thu Internet Radio đặt cấp tỉnh, huyện, xã, phía trước máy phát FM Tại cấp huyện, máy thu Internet Radio đặt gần máy phát FM công suất vừa (500W) để phát qua an-ten cấp huyện Tại cấp xã, máy thu Internet Radio đặt gần máy phát FM công suất nhỏ (50W) để phát qua an-ten cấp xã đến điểm đầu cuối Do tính quan trọng máy thu Internet Radio hệ thống truyền không dây đồng cấp, để đảm bảo an tồn thơng tin, nhóm thực đề tài nghiên cứu, thiết kế, xây dựng, chế tạo từ phần cứng đến phần mềm Để đảm bảo an ninh an tồn phát sóng, địi hỏi tín hiệu điều khiển phải kiểm sốt khơng thể bị công Việc nghiên cứu chế tạo máy phát mã RDS-OTP phải thỏa mãn điều kiện: Có thể truyền tín hiệu điều khiển bảo mật tín hiệu điều khiển Tín hiệu truyền sóng RDS, tín hiệu mã lu an hóa sử dụng OTP Từ yêu cầu đó, nhóm nghiên cứu phải tiến hành nghiên cứu, phát n va triển, chế tạo phần cứng phát triển phần mềm máy phát mã RDS-OTP Máy thu FM to chuyên dụng điểm đầu cuối cần phải có tích hợp giải mã RDS-OTP để đảm bảo gh tn chất lượng âm đảm bảo an tồn thơng tin Sau thiết kế, chế tạo máy phát p ie mã RDS-OTP để mã hóa tín hiệu gửi từ máy phát FM, để đồng hệ thống, nhóm nghiên cứu phải tiến hành thiết kế, xây dựng chế tạo từ phần cứng đến phần nl w mềm máy thu FM có tích hợp giải mã RDS-OTP Chỉ tín hiệu, sau d oa giải mã RDS, kiểm nghiệm mã code OTP xác âm an lu qua mạch khuếch đại loa Do tín hiệu bị chèn mà khơng mang kèm mã va bảo mật (khi bị cơng) cụm loa không phát thanh, đảm bảo thông ll u nf tin trái phép không phát tán oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 53 KẾT LUẬN Sau thời gian thực luận văn với nỗ lực thân với kiến thức kinh nghiệm truyền đạt từ thầy cô khoa, đặc biệt hướng dẫn tận tình giảng viên hướng dẫn, thầy PGS TS Đặng Hoài Bắc, em hoàn thành đồ án “Nghiên cứu, thiết kế mơ hình hệ thống truyền thơng radio số đồng 03 cấp tỉnh, huyện, xã qua internet sóng FM” với kết đạt sau: - Khảo sát mơ hình hệ thống truyền Việt Nam giới Đưa công nghệ áp dụng, ưu nhược điểm cơng nghệ - Khảo sát tình hình hệ thống truyền Việt Nam, yếu điểm cần khắc phục tính cần phát triển thêm lu - Xây dựng mơ hình hệ thống truyền thơng radio số đồng cấp (tỉnh, an va huyện, xã), kết hợp công nghệ truyền qua Internet với sóng FM n chứng minh tính khả thi phương thức triển khai đưa vào thử - Đề xuất tính cụ thể mơ đun phần cứng phần mềm hệ thống để đáp ứng yêu cầu thực tế p ie gh tn to nghiệm thực tế d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 54 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] J P Hoffbeck and M M Sugiyama, "Real-time FM radio for teaching DSP and communication systems," 2013 IEEE Frontiers in Education Conference (FIE), Oklahoma City, OK USA, 2014, pp 1087-1090 [2] L Li, L Sun, G Xing, W Huangfu, R Zhou and H Zhu, "ROCS: Exploiting FM Radio Data System for Clock Calibration in Sensor Networks," in IEEE Transactions on Mobile Computing, vol 14, no 10, pp 2130-2144, 2015 [3] A F Pratiwi, G M Aji, Purwiyanto, Chairunnisa and A Munir, "Wireless electronic information board for tsunami early warning system based on FM radio," lu 2017 7th International Annual Engineering Seminar (InAES), Yogyakarta, 2017, pp an 1-4 va [4] H Fuchs and N Firber, "ISMA Interoperability and Conformance," in IEEE n tn to MultiMedia, vol 12, no , pp 96-102, 2005 gh [5] D Radović, M Čupić, S Stefanović and D Majstorović, "Internet radio player p ie implementation using FFmpeg software support," 2017 International Conference on w Smart Systems and Technologies (SST), Osijek, 2017, pp 259-262 oa nl [6] James A Robertson (2016) U.S Patent No US9230084B2 Washington, DC: U.S d Patent and Trademark Office Method and system for enabling secure one-time lu an password authentication u nf va [7] Sung, Jong-Yeop; Lee, Sang-Duck; Ryu, Chang-Ju; Han, Seung-Jo, “Mutual Authentication Protocol using One Time Password for Mobile RFID System,” Journal ll z at nh Issue 7, pp.1634-1642, 2014 oi m of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, Volume 18, [8] Gotimukul Venkatesh, Sunkara Venu Gopal, Mrudula Meduri, C Sindhu, z “Application of session login and one time password in fund transfer system using @ m co [9] Icecast [Online] Available: https://icecast.org l Aerospace Technology (ICECA), 2017 gm RSA algorithm,” International conference of Electronics, Communication and [11] RVR eletronica http://www.rvr.it/en/ an Lu [10] Shoutcast [Online] Available: https://www.shoutcast.com n va [12] http://www.cuctanso.vn/hoidap/Pages/hd-cap-phep.aspx?ItemID=1490 ac th si