nghiên cứu truyền hình di động dvb-h

Nghiên cứu truyền hình di động DVB-H LỜI CAM ĐOAN Em tên là Phạm Bá Điền, sinh viên lớp ĐTVTk4A Khoa Công Nghệ Thông Tin Đại Học Thỏi Nguyờn. Giỏo viên hướng dẫn là thầy Đỗ Huy Khôi, Bộ môn điện tử viễn thông Khoa Công Nghệ Thông Tin Đại Học Thỏi Nguyờn. Em xin cam đoan toàn bộ nội dung được trình bày trong đề tài này là kết quả tìm hiểu nghiên cứu riêng của em. Trong quá trình nghiên cứu đề tài “Nghiờn cứu truyền hình di động DVB-H”. Các kết quả và dữ liệu được nêu trong đề tài là hoàn toàn trung thực. Mọi thông tin trích dẫn đều được tuân theo luật sở hữu trí tuệ, liệt kê rõ ràng các tài liệu tham khảo. Em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm với những nội dung viết trong đề tài này . Thỏi nguyên ngày 12 tháng 3 năm 2011 Sinh viên Phạm Bá Điền MỤC LỤC Lời Nói Đầu 4 CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG DVB-H 6 1.1 Tổng quan hệ thống 6 1.1.1 Giới thiệu sơ lược về DVB-T 6 1.1.2 Hệ thống DVB-H 7 1.2 Cấu trúc và nguyên lí cơ bản của công nghệ truyền hình di động 14 1.3 Các yếu tố kĩ thuật chính 15 Chương II: CÁC CHI TIẾT KỸ THUẬT MỚI THÊM VÀO DVT-T ĐỂ TRỞ THÀNH DVB-H 17 2.1 Module MPE-FEC 17 2.1.1 Khung MPE-FEC 18 2.1.2 Cách truyền khung MPE-FEC 21 2.2 Module time-slicing 24 2.2.1 Giới thiệu chung 24 2.2.2 Chi tiết kĩ thuật 25 2.2.3 Hỗ trợ chuyển giao với time-slicing 31 2.3 Chế độ phát 4K 32 2.4 Bộ ghép xen theo độ sâu symbol (in depth interleaver) 35 2.4.1 Khái niệm kỹ thuật ghép xen 35 2.4.2 Bộ ghép xen nội (Inner interleaver) 36 2.5 Báo hiệu thông số bờn phỏt TPS 42 2.5.1 Khái quát 42 2.5.2 Mục đích của TPS 42 2.5.3 Định dạng các bit TPS 43 CHƯƠNG III: CẤU HÌNH MẠNG TRIỂN KHAI TRONG DVB-H 44 2 3.1 Các loại cấu hình mạng DVB-H 44 3.1.1 Mạng dùng chung DVB-H (dùng chung bộ ghép với MPEG-2) 45 3.1.2 Mạng phân cấp DVB-H (dùng chung với mạng DVB-T bằng cách phân cấp) 45 3.2 Mạng phát DVB-H 46 3.2.1 Các cell DVB-H 46 3.2.2 Mạng đơn tần SFN (Single frequency networks) 47 3.2.3 Mạng đa tần MFN (Multifrequency networks) 48 KẾT LUẬN 49 TỪ VIẾT TẮT 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 3 Lời Nói Đầu Khán giả Việt Nam đó quá quen thuộc với truyền hình cố định vô tuyến với công nghệ analog, truyền hình cáp, truyền hình qua vệ tinh (DTH)… và chỉ xem được khi ngồi ở chỗ cú…vụ tuyến và ổ cắm điện. Còn với truyền hình di động, chúng ta có thể cập nhật các bản tin nóng, thưởng thức các chương trình giải trí, theo dõi được thông tin về giao thông, thời tiết, tỉ giá, giá vàng, trên đường đến công sở, trên xe bus, trong lúc chờ đợi… chỉ với chiếc điện thoại di động cầm tay, “thụng tin và giải trí mọi lúc, mọi nơi”. Truyền hình di động là một lĩnh vực còn rất mới, hiện nay đã có một số nước trên thế giới cung cấp dịch vụ này. Ở Việt Nam hiện có VTC đã “đi trước đón đầu” trong công nghệ bằng việc áp dụng tiêu chuẩn DVB-H (Digital Video Broadcast – Handheld, chuẩn truyền hình kỹ thuật số di động) được phát triển bởi tổ chức DVB của châu Âu. Tiêu chuẩn này đã nhanh chóng được các tập đoàn viễn thông hàng đầu trên thế giới như Nokia, Siemens, Motorola, Samsung, LG đún nhận và ứng dụng thử nghiệm. DVB-H đang được coi là tiêu chuẩn hàng đầu cho các thiết bị di động bởi tiêu chuẩn này thừa kế những ưu điểm của tiêu chuẩn phát sóng số mặt đất DVB-T, tiêu chuẩn đang được VTC ứng dụng để phủ sóng truyền hình kỹ thuật số trên diện rộng tại Việt Nam. Ngày 17/3/2008 Liên minh Châu Âu (EU) thông báo chọn lựa DVB-H làm chuẩn truyền hình di động chung cho toàn khu vực đồng thời khuyến khích các nước thành viên yêu cầu các nhà cung cấp dịch vụ hỗ trợ chuẩn này. Công nghệ DVB-H với dạng thức phát sóng quảng bá (broadcast) sẽ có băng thông lớn và đặc biệt hệ thống sẽ không bị quá tải hay ảnh hưởng khi số lượng người sử dụng tăng. DVB-H cho phép phát được số chương trình truyền hình cực lớn lên đến 50 chương trình truyền hình di động trên một kênh sóng tuỳ thuộc vào chế độ của máy phát và công nghệ nén tín hiệu. Ngoài ra, với đặc điểm thiết bị di động có dịch vụ truyền hình sẽ rất tốn pin, và khi áp dụng tiêu chuẩn công nghệ DVB-H này sẽ tối ưu việc dùng pin tiết kiệm 4 với việc thu nhận tín hiệu được thực hiện theo chu kỳ. Hơn nữa, máy điện thoại tích hợp truyền hình di động sẽ rất gọn nhẹ với ăngten ở băng tần UHF được thu gọn trong điện thoại, còn chất lượng hình ảnh và âm thanh thì rất ổn định. Để hiểu rõ hơn về công nghệ truyền hình di động theo chuẩn DVB-H trong khuôn khổ đề tài em xin được giới thiệu về tiêu chuẩn công nghệ đầy tiềm năng này. Nội dung gồm 3 chương: Chương I: Chương này sẽ giới thiệu khái quát về hệ thống truyền hình di động nói chung cũng như hệ thống truyền hình di động DVB-H nói riêng, qua đó nêu lên các chi tiết kỹ thuật mới triển khai từ DVB-T dựng riờng cho DVB-H. Chương II: Các chi tiết kỹ thuật mới thêm vào DVB-T để trở thành DVB-H Chương III: Chương này sẽ giới thiệu chung về các kiểu mạng DVB-H, cỏc cách truyền dẫn trong 1 hệ thống DVB-H thực tế. 5 CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG DVB-H 1.1 Tổng quan hệ thống 1.1.1 Giới thiệu sơ lược về DVB-T Tiêu chuẩn DVB (Digital Video Broadcasting) được nước Anh tiên phong triển khai từ năm 1998, tiếp đó là các nước chõu õu, Nam Phi, Úc, Singapore. Đến nay, hầu như toàn bộ châu Âu, châu Đại Dương, châu Phi và nhiều nước châu Á đã tuyên bố sử dụng tiêu chuẩn này. Trong đó, nhiều nước đã triển khai truyền hình số trên diện rộng. Đặc biệt, tại Berlin (Đức) đã tuyên bố chấm dứt phát sóng truyền hình mặt đất bằng kỹ thuật Analog từ năm 2003 (theo dự định, các nước trên thế giới sẽ chấm dứt công nghệ này trong khoảng thời gian từ năm 2006-2010 để chuyển sang công nghệ kỹ thuật số). Hình 1.1: Truyền dẫn tín hiệu cho hệ thống truyền hình số DVB-T và DVB-H DVB-T (Digital Vi deo Broadcasting - Terrestrial) là 1 chuẩn quốc tế DVB về phát sóng số mặt đất dùng trong truyền hình kỹ thuật số. Tín hiệu truyền hình được truyền và thu bằng an ten qua bầu khí quyển, khác với các cách phát sóng khác như phát sóng số cáp DVB-C (DVB-Cable) hay phát sóng số vệ tinh DVB-S (DVB-Satellite).Tín hiệu truyền hình số DVB-T được truyền cùng tần số như truyền hình tương tự (analog TV) qua kênh VHF và UHF. Với việc dùng kỹ thuật ghép kênh COFDM (Coded Orthogonal 6 Frequency Division Multiplex) và các phương thức điều chế 4-QAM (QPSK), 16-QAM và 64-QAM cho phép DVB-T truyền nhiều đài trên cùng 1 kênh (độ truyền dữ liệu trên 1 kênh từ 12-20 Mbps), chất lượng âm thanh và hình ảnh tốt hơn (chuẩn MPEG-2), ít bị nhiễu hơn truyền hình tương tự. Hiện nay, trên một kênh tần số 8MHZ, chỉ phát được một chương trình truyền hình nếu dùng công nghệ analog, nhưng dùng công nghệ số thì có thể phát đến 8 chương trình truyền hình mà không bị ảnh hưởng của nhiễu công nghiệp. Đồng thời, tiết kiệm chi phí đầu tư ban đầu và chi phí vận hành khai thác hệ thống: Chỉ cần đầu tư 1 máy phát thay vì 8 máy phát cùng hệ thống an ten cồng kềnh để phát 8 chương trình. Khả năng này tạo điều kiện cho các đài truyền hình tăng số lượng cũng như thời lượng các chương trình phát sóng, nâng cao hiệu quả tuyên truyền của làn sóng truyền hình. Ngoài ra, để xem được truyền hình số mặt đất cần có đầu thu tín hiệu số (còn gọi là bộ thu hay bộ giải mã truyền hình số, set-top box) theo chuẩn DVB-T và máy thu hình kết nối với nhau cùng với an ten thu chuyên dụng. Do đặc điểm của truyền hình số mặt đất phát bằng sóng vô tuyến cao tần đòi hỏi giữa an ten phát và thu phải nhìn thấy nhau nên phải đặt an ten hướng về đài phát và trên hướng đó phải không bị vật cản. Vì thế, người ở nhà cao tầng sẽ được lợi hơn khi bắt tín hiệu truyền hình số. Nhược điểm của truyền hình số mặt đất (DVB-T) là phụ thuộc nhiều vào địa hình do tháp an ten thấp, vùng phát sóng bị nhà cao tầng che khuất. 1.1.2 Hệ thống DVB-H 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 hướng 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 người sử dụng muốn thưởng thức và khả năng tương tác trực tiếp giữa khán giả và chương trình cũng như giữa khán giả và những người làm chương trình. Hiện nay, do nhu cầu của thị trường, trên thế giới đã có nhiều tiêu chuẩn công nghệ truyền hình di động khác nhau được nghiên 7 cứu, phát triển và ứng dụng. Nhưng tựu chung lại, có thể phân làm hai loại hình chính như 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 được một số quốc gia áp dụng như Nhật Bản, Hàn Quốc Tuy nhiên, loại hình này vướng phải nhiều hạn chế lớn như chi phí rất cao, thêm vào đó là khả năng nghẽn mạng thường xuyên xảy ra do luồng dữ liệu truyền hình phụ thuộc trực tiếp vào hạ tầng mạng viễn thông. Ở Việt Nam, hiện có VTC đang cung cấp dịch vụ này và đã đưa vào triển khai từ cuối năm 2006. Còn truyền hình di động dựa trên sóng truyền hình thì giá thành rẻ hơn rất nhiều và kèm theo đó là một loạt các tiện ích đặc thù. Với loại hình này, hiện nay trên thế giới đã phát triển và đưa vào ứng dụng một số tiêu chuẩn khác nhau như : -DVB-H : Tiờu chuẩn Chõu Âu dựa trên chuẩn DVB-T. -ISDB-T: Tiêu chuẩn được đưa ra bởi Nhật. -MediaFlo : Tiêu chuẩn phát hình di động của Mỹ do Qualcomm phát triển. - DMB (Digital Multimedia Broadcasting): Được hàn quốc phát triển dựa trên DAB (Digital Audio Broadcasting). 8 Trong số, đó tiêu chuẩn DVB-H đã thể hiện nhiều ưu điểm vượt trội và đã được thư nghiệm, triển khai tại một số quóc gia trên thế giới như Phần Lan, Mỹ, Italia Hình 1.2: DVB-H Mobile TV Transmission System a. Khái niệm về truyền hình di động theo chuẩn DVB-H DVB-H (Digital Vi deo Broadcasting for Handheld) là tiêu chuẩn công nghệ truyền hình kĩ thuật số cho các thiết bị cầm tay được ra đời tại châu âu vào năm 2002 dựa trên tiêu chuẩn quốc tế DVB. Công nghệ này cho phép truyền tải đồng thời nhiều chương trình truyền hình, phát thanh hay dữ liệu dạng IP khác nhau tới những thiết bị cầm tay di động như điện thoại di động, PDA. . . 9 Được công bố trong chuẩn EN 302 304 của ETSI vào tháng 11/2004 , đây là các đặc điểm kỹ thuật lớp vật lí được thiết kế cho phép chuyển giao dữ liệu đóng gói dạng IP qua các mạng trên mặt đất 1 cách hiệu quả. Tiêu chuẩn DVB-H được xây dựng dựa trên tiêu chuẩn truyền hình kĩ thuật sồ mặt đất DVB-T, hay thực chất là chuẩn DVB-T đã được thêm vào một số chức năng cần thiết để đảm bảo thu tín hiệu tốt trong môi trường di động. Do công nghệ DVB-H được xây dựng dựa trên chuẩn truyền hình số mặt đất DVB- T nên đặc điểm kỹ thuật của DVB-H giống như của DVB-T. Trong khi DVB-T được sản xuất chủ yếu để tiếp sóng qua an ten, mạng DVB-H lại được thiết kế cho các thiết bị cầm tay tiếp nhận sóng ngay cả khi ở trong nhà. So với chuẩn DVB-T, DVB-H chủ yếu nhắm vào thiết bị thu, nhằm giảm năng lượng tiêu thụ ở đầu thu, giải điều chế ở đầu thu cũng như gia tăng cường độ của tín hiệu truyền bằng cơ chế sửa lỗi trước (forward error correction) trong môi trường di động. Vậy tại sao DVB-H và 3G lại sử dụng kết hợp với nhau? Đó là do trước tiên, DVB-H là broadcast nên chỉ có 1 kênh truyền downlink từ Base Station đến thiết bị đầu cuối end-user, do đó một mình nó không thể cung cấp được các dịch vụ interactive như Video theo yêu cầu, người hướng dẫn trong thành phố, dự báo thời tiết. . . Để có thể sử dụng các dịch vụ trên, DVB-H cần phải kết hợp với mạng 2G/3G cellular để có 1 kênh truyền uplink. Người xem TV có thể đồng thời tham gia vào chương trình TV đang phát thông qua cùng 1 thiết bị. Người xem có thể bình chọn, trả lời các câu hỏi trúng thưởng bằng cách click trực tiếp lên màn hình. Ngoài ra, 3G đã có cơ sở hạ tầng và hệ thống quản lí khách hàng và tính tiền khá tốt. Nên DVB-H có thể liên kết với 3G để có thể tận dụng được hệ thống quản lí này. Khi đó vấn đề billing (tính cước) trong DVB-H sẽ được giải quyết. 10 [...]... của dịch vụ truyền hình di động do thiết bị này sử dụng nguồn năng lượng chủ yếu là dựa vào pin sẵn có trong thiết bị -Việc xem truyền hình với chuẩn DVB-H không phụ thuộc vào tài nguyên mạng điện thoại di động Đây là chuẩn được nghiên cứu, phát triển dựa trên chuẩn DVBT (truyền hình số mặt đất) Những nước đó cú mạng DVB-T sẵn sẽ nâng cấp để cung cấp dịch vụ truyền hình di động theo chuẩn DVB-H rất dễ... của truyền hình di động 13 Với những ưu điểm đó, chuẩn DVB-H hiện tại đang được nhiều tập đoàn truyền thông lớn trên thế giới: nokia, Siemens, Motorola, Sony Ericsson hậu thuẫn về thiết bị đầu cuối 1.2 Cấu trúc và nguyên lí cơ bản của công nghệ truyền hình di động Do công nghệ DVB-H được xây dựng dựa trên nền tảng của công nghệ DVB-T nên để phù hợp yêu cầu thu sóng truyền hình di động, hệ thống DVB-H. .. việt của truyền hình di động theo chuẩn DVB-H Trước những ý kiến tỏ ra nghi ngại về chất lượng dịch vụ, các chuyên gia khẳng định chuẩn DVB-H đã được nhiều nước thử nghiệm Đặc điểm của DVB-H là chất lượng hình ảnh và âm thanh sẽ không bị ảnh hưởng bởi địa hình, hay khi di chuyển với tốc độ cao, 1 ví dụ điển hình là có thể đi ô tô với tốc độ 60km\h võ̃n xem được truyền hình qua điện thoại di động Tóm... dụng công nghệ nén tiên tiến: truyền hình di động theo tiêu chuẩn DVB-H sử dụng công nghệ nén H.264/AVC, vừa giúp tiết kiệm băng thông mà vẫn giữ được chất lượng hình ảnh, âm thanh tương đương với chuẩn truyền hình độ phân giải cao HDTV - Do người dùng thường sử dụng dịch vụ trong môi trường di động hoặc các khu đô thị (nói cách khác đây là môi trường mà tín hiệu truyền hình rất hay xảy ra lỗi do bị... DVB-H rất dễ dàng Nguyờn lớ hoạt động là tín hiệu truyền hình được phát đi quảng bá từ an ten truyền hình với bán kính phủ sóng lên tới hàng chục km - Tất cả máy thu tích hợp bộ thu truyền hình nằm trong vùng phủ song đều có thể thu được tín hiệu, giải mã và hiển thị trên màn hình Do vậy, sẽ không hạn chế số người xem đồng thời, miễn là họ nằm trong vùng phủ sóng 12 - Truyền hình theo cách này cũng không... dịch vụ cao DVB-H thì không cần tăng chi phí đầu tư khi tăng số lượng người dùng nên chi phí dịch vụ sẽ rẻ hơn - Chất lượng dịch vụ ổn định, không bị trễ hình hoặc không xem được chương trình khi mạng nghẽn - Khả năng di chuyển với tốc độ rất cao (có thể di chuyển với tốc độ lên tới trên 200 km\h) Do vậy, người dùng có thể sử dụng dịch vụ truyền hình di động (xem các chương trình truyền hình, thực hiện... năng của DVB-H Tại sao bản thân 3G vẫn có thể cung cấp dịch vụ broadcast lại cần đến DVB-H ? Câu trả lời đơn giản là DVB-H cho phép cung cấp dịch vụ broadcast TV tốt hơn với dung lượng lớn và chất lượng cao hơn 3G chỉ có thể cung cấp dịch vụ với tốc độ dữ liệu . 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 được một số quốc gia. chuẩn công nghệ truyền hình di động khác nhau được nghiên 7 cứu, phát triển và ứng dụng. Nhưng tựu chung lại, có thể phân làm hai loại hình chính như sau: -Thứ nhất: Truyền hình di động dựa trên. Italia Hình 1.2: DVB-H Mobile TV Transmission System a. Khái niệm về truyền hình di động theo chuẩn DVB-H DVB-H (Digital Vi deo Broadcasting for Handheld) là tiêu chuẩn công nghệ truyền hình kĩ