BÀI BÁO CÁO THỰC TẬP-MẠNG ĐƠN TẦN (SINGLE FREQUENCY NETWORK)

MỤC LỤC BẢNG VIẾT TẮT BB Baseband Frame COFDM Code Orthorgonal Frequency division Multiplexing Đài THVN Đài truyền hình Việt Nam DVB Digital Video Broadcasting DVB-C Digital Video Broadcasting - Cable DVB-S Digital Video Broadcasting- Satellite DVB-T Digital Video Broadcasting- Terrestrial ETSI European Telecommunications Standards Institute FEC Forward Error Correction IPTV Internet Protocol Television ISDB-T Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial LDPC Low Density Parity Check MFN Multi–Frequency Network MIP Mega-Frame Initialization Packet or Mega-Frame Information Packet MISO Multiple Input, Single Output MPEG The Moving Picture Experts Group PSI/SI Program Specific Information/Service Information SFN Single Frequency Network STS synchronous transport signal T2-MI DVB-T2 Modulator Interface TS Transport Stream CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU VỀ NƠI THỰC TẬP 1.1. Chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn của trung tâm tin học và đo lường Chức năng Trung tâm tin học và đo lường là đơn vị sự nghiệp trực thuộc Đài Truyền hình Việt Nam, có chức năng quản lý thống nhất lĩnh vực áp dụng và phát triển công nghệ thông tin của Đài, giám định chất lượng kỹ thuật của thiết bị chuyên ngành thuộc lĩnh vực truyền hình theo chức năng và quy định của pháp luật. Nhiệm vụ và quyền hạn: 1. Tham mưu giúp Tổng giám đốc trong lĩnh vực ứng dụng và phát triển công nghệ thông tin, lập kế hoạch ngắn hạn và dài hạn về nghiên cứu và ứng dụng công nghệ thông tin trong các lĩnh vực của Đài THVN, tham gia tư vấn, thẩm định các dự án công nghệ thông tin theo các quy định của Tổng giám đốc. Tổ chức triển khai chương trình và kế hoạch ứng dụng công nghệ thông tin đã được Tổng giám đốc phê duyệt. 2. Quản lý, duy trì và đảm bảo hoạt động của mạng máy tính Đài THVN. Tổ chức triển khai các ứng dụng chung và phối hợp với các đơn vị trực thộc Đài triển khai các ứng dụng riêng. 3. Nghiên cứu triển khai truyền hình trên mạng và truyền hình tương tác. 4. Đảm bảo về kỹ thuật của mạng Internet dùng riêng của Đài THVN. 5. Tổ chức tư vấn, thẩm định, đo lường về khoa học kỹ thuật truyền hình, tin học với các đơn vị trong và ngoài Đài. 6. Quản lý các mặt công tác tiêu chuẩn đo lường chất lượng chuyên ngành truyền hình. 3 7. Thực hiện nhiệm vụ đo lường, thử nghiệm kỹ thuật truyền hình gồm: 8. Giám định chất lượng kỹ thuật ban đầu, định kỳ và sau sửa chữa, lắp ráp các thiết bị chuyên ngành truyền hình. 9. Xây dựng các chỉ tiêu chất lượng kỹ thuật của thiết bị chuyên dùng thuộc lĩnh vực truyền hình. 10. Soạn thảo nhiệm vụ cụ thể, quy chế hoạt động, lề lối làm việc và mối quan hệ công tác của Trung tâm trình Tổng giám đốc phê duyệt. 11. Cùng với Ban tổ chức cán bộ xây dựng kế hoạch đào tạo, đào tạo lại và bồi dưỡng nghiệp vụ cho cán bộ nhân viên của Trung tâm, xây dựng quy hoạch cán bộ để đáp ứng nhu cầu của Trung tâm. 12. Quản lý theo phân cấp về tổ chức cán bộ, tài chính, tài sản của Trung tâm theo quy định chung của Đài. 1.2. Tổ chức bộ máy trung tâm tin học và đo lường Trung tâm gồm 4 phòng: • Phòng Tổng hợp: Tham mưu cho Giám đốc Trung tâm trong các hoạt động quản lý, chỉ đạo, điều hành của đơn vị, trực tiếp phụ trách công tác văn thư, lưu trữ, kế hoạch, tài chính, tài sản, vật tư và các nhiệm vụ cụ thể khác theo yêu cầu. • Phòng Kỹ thuật: Tham mưu cho Giám đốc Trung tâm trong lĩnh vực ứng dụng và phát triển công nghệ thông tin và đo lường thực nghiệm. • Phòng Công nghệ thông tin: Quản lý, duy trì và đảm bảo hoạt động của mạng máy tính Đài truyền hình Việt Nam. Tổ chức triển khai các ứng dụng chung và phối hợp với các đơn vị trực thuộc Đài triển khai các ứng dụng riêng. 4 • Phòng Đo lường và thử nghiệm: Quản lý các mặt công tác tiêu chuẩn đo lường chất lượng chuyên ngành Truyền hình. Thực hiện nhiệm vụ đo lường, thử nghiệm kỹ thuật truyền hình. Tổ chức dịch vụ tư vấn, thẩm định, đo lường. 5 CHƯƠNG II. GIỚI THIỆU CHUNG 2.1. Giới thiệu chung về truyền hình số mặt đất Sự chuyển đổi truyền hình tương tự sang truyền hình số là một quá trình tất yếu cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, đem lại những tiện ích nhiều hơn, trải nghiệm tốt hơn cho người dùng. Hiện nay có nhiều công nghệ truyền hình số như truyền hình số mặt đất, truyền hình số vệ tinh, cáp, IPTV …Trong khuôn khổ thực tập, báo cáo này đề cập đến công nghệ truyền hình số mặt đất và mạng đơn tần. Truyền hình số mặt đất có những ưu điểm vượt trội so với truyền hình analog như: khả năng chống nhiễu cao, có khả năng phát hiện và sửa lỗi, chất lượng chương trình trung thực, ít bị ảnh hưởng nhiễu đường truyền, tránh được hiện tượng bóng hình thường gặp ở truyền hình analog; truyền được nhiều chương trình đồng thời trên một kênh sóng, điều này giúp cho việc nâng cao hiệu quả sử dụng phổ tần và tiết kiệm kinh phí đầu tư, chi phí vận hành Có ba tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất phổ biến là DVB-T của châu Âu, ATSC của Mỹ và ISDB-T của Nhật Bản. Tại Việt Nam việc thử nghiệm truyền hình số ở nhiều quy mô khác nhau được tiến hành khẩn trương trong nhiều năm qua và đã thu được những kết quả rất quan trọng. Những kết quả thử nghiệm đã giúp Chính phủ quyết định ứng dụng rộng rãi công nghệ truyền hình số mặt đất DVB-T theo tiêu chuẩn Châu Âu tại Việt nam từ tháng 3 năm 2005. 2.2. Giới thiệu chung về tiêu chuẩn DVB-T DVB-T là tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất chính thức được tổ chức ETSI công nhận (European Telecommunications Standards Institute) vào tháng 2 năm 1997. 6 DVB-T sử dụng kỹ thuật COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing). COFDM là kỹ thuật có nhiều đặc điểm ưu việt, có khả năng chống lại phản xạ nhiều đường, phù hợp với các vùng dân cư có địa hình phức tạp, có nhu cầu sử dụng mạng đơn tần (SFN – Single Frequency Network) và có khả năng thu di động. DVB-T là thành viên của một họ các tiêu chuẩn DVB, trong đó bao gồm tiêu chuẩn truyền hình số qua vệ tinh, mặt đất, cáp. Chuẩn DVB có một số đặc điểm như sau: - Mã hoá Audio tiêu chuẩn MPEG-2 lớp II. - Mã hoá Video chuẩn MP @ ML. - Ðộ phân giải ảnh tối đa 720 x 576 điểm ảnh. Dự án DVB không tiêu chuẩn hoá dạng thức HDTV nhưng hệ thống truyền tải chương trình có khả năng vận dụng với dữ liệu HDTV. Hệ thống truyền hình có thể cung cấp các cỡ ảnh 4:3; 16: 9 và 20: 9 với tốc độ khung 50 Mhz. 2.3. Những tiêu chí cơ bản của tiêu chuẩn DVB-T2 Với xu thế hội tụ trong lĩnh vực Media, đồng thời với sự phát triển mạnh mẽ của truyền hình độ phân giải cao HDTV, tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T nhanh chóng cần bố sung thêm các tính năng khác để hỗ trợ cả về mặt kỹ thuật lẫn mặt thương mại. Rất nhiều yêu cầu mới về dịch vụ được đưa ra và chúng là tiền đề để xây dựng một thế hệ thứ hai cho DVB-T. • Sự chuyển đổi giữa các tiêu chuẩn DVB phải thuận tiện cao nhất mức có thể. • DVB-T2 phải kế thừa những giải pháp đã tồn tại trong các tiêu chuẩn DVB khác. DVB-T2 phải chấp nhận 2 giải pháp kỹ thuật then chốt của DVB-S2: 7 o Cấu trúc phân cấp trong DVB-S2, đóng gói dữ liệu trong khung BB. o Sử dụng mã sửa sai LDPC. • DVB-T2 phải cho phép sử dụng được các anten thu hiện đang tồn tại ở mỗi gia đình và sử dụng lại các cơ sở anten phát hiện có. • Trong cùng một điều kiện truyền sóng, DVB-T2 phải đạt được dung lượng cao hơn thế hệ đầu (DVB-T) ít nhất 30%. • DVB-T2 phải đạt được hiệu quả cao hơn DVB-T trong mạng đơn tần SFN. • DVB-T2 phải có khả năng đạt được độ tin cậy cao hơn đối với một vài dịch vụ so với các dịch vụ khác. • DVB-T2 phải có tính linh hoạt đối với băng thông và tần số. • Nếu có thể, phải giảm tỷ số công suất đỉnh/ công suất trung bình của tín hiệu để giảm thiểu giá thành truyền sóng. Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất thế hệ thứ 2 (DVB-T2) được công bố tháng 2-2009. DVB-T2 sử dụng nhiều giải pháp kỹ thuật mới như: ống vật lý, băng tần phụ, các mode sóng mang mở rộng, MISO dựa trên Alamouti, symbol khởi đầu (P1,P2), mẫu hình tín hiệu Pilot, chòm sao xoay,… mục đích là làm tăng độ tin cậy của kênh truyền và tăng dung lượng bit. Trên thực tế, DVB-T2 có khả năng truyền tải dung lượng bit lớn hơn DVB-T gần 50% đối với mạng MFN và thậm chí cao hơn đối với SFN. 8 CHƯƠNG III. MẠNG ĐƠN TẦN (SINGLE FREQUENCY NETWORK) 3.1. Giới thiệu chung Về nguyên lý có hai dạng mạng quảng bá truyền hình số mặt đất : • Mạng đa tần số (Multi–Frequency Network : MFN), cho phép các chương trình giống nhau hoặc khác nhau được phát xạ bởi các máy phát đơn lẻ trên các tần số khác nhau. Các máy phát này hoạt động độc lập, có vùng phủ sóng riêng. Có thể dùng lại kênh tần số với điều kiện có sự thích nghi thích hợp về địa lý. Mạng này giống với mạng truyền hình tương tự. • Mạng đơn tần số (Single Frequency Network: SFN) là mạng trong đó phát xạ phân bố được thực hiện ở nơi mà vùng phủ sóng được đảm bảo bởi nhiều máy phát hoạt động đồng bộ trên cùng một tần số và mang cùng một chương trình. Các máy phát cung cấp vùng phủ sóng chung và không thể hoạt động độc lập. Khi thiết lập mạng đơn tần, tất cả các máy phát thuộc mạng đơn tần đó đều phát cùng kênh sóng, rất thuận lợi cho quy hoạch và tiết kiệm tài nguyên tần số. DVB-T trong môi trường bị phản xạ như là “mạng đơn tần tự nhiên”. Trong môi trường thực tế, chúng ta đang chịu hậu quả của hiện tượng phản xạ sóng khi thu các chương trình truyền hình. Đối với công nghệ analog, nhiều sóng đến anten thu và gây ra nhiều hình trên TV, tạo nên bóng ma lem nhem, thậm chí các hình phá nhau làm mất đồng bộ và không thể xem được. Sóng của máy phát hình số cũng chịu quy luật phản xạ, nhưng do kỹ thuật ghép đa tần trực giao và nhờ có thông số “khoảng thời gian bảo vệ” của DVB-T, nên các thiết bị thu số DVB-T khắc phục có hiệu quả hiện 9 tượng phản xạ. Các tia (hoặc các chùm) sóng đến từ các hướng khác nhau với đoạn đường đi khác nhau tới anten thu, sẽ nhanh chậm khác nhau một khoảng thời gian. Nếu mỗi điểm phản xạ ta coi như một máy phát con, thì nhìn tổng thể, như là một “mạng đơn tần tự nhiên” vì các tia (chùm) sóng: đều mang cùng dòng truyền tải TS, có cùng tần số và các chùm sóng đến điểm thu nhanh chậm hơn nhau, mà vẫn nằm trong khoảng thời gian bảo vệ T bv . Chỉ có khác “mạng đơn tần tự nhiên” này không có sự tác động của con người để chuẩn chỉnh đồng bộ đúng như mạng đơn tần do con người chủ động tạo ra. 3.2. Ba điều kiện cho các máy phát thuộc mạng đơn tần • Phát cùng một dòng truyền tải TS. • Phát cùng tần số. • Phát “cùng thời điểm”. 3.3. Vấn đề đồng bộ các máy phát thuộc mạng đơn tần Hình dưới mô tả hai máy phát của mạng đơn tần. Trên hình, ngoài hai chùm sóng trực tiếp đến đầu thu, còn có thêm tia phản xạ, có đường truyền dòng TS từ trung tâm xử lý đến các máy phát. 10 [...]... là cũng có 4 Byte Header và 184 Byte Payload (chứa nội dung của MIP) Nhiệm vụ của bộ thích ứng mạng đơn tần là tạo ra các gói MIP và cài chúng vào dòng TS để truyền đi Ngoài khối thích ứng mạng đơn tần còn khối đồng bộ hệ thống 3.5.2 Nhiệm vụ của khối thích ứng mạng đơn tần Khối thích ứng mạng đơn tần tạo ra các Mega-frame Mỗi Mega-frame bao gồm n gói TS tương ứng với 8 khung DVB-T (chế độ 8K) hoặc... gian có hạn nên báo cáo này không thể tránh khỏi những thiếu sót Xin chân thành cảm ơn Ban Giám đốc, Trưởng phòng/Ban chức năng, cùng các anh chị đồng nghiệp đã nhiệt tình giúp đỡ tôi hoàn thành tốt đợt thực tập 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Ngô Thái Trị Truyền hình số Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội 2004 2 TS Phạm Đắc Bi, KS Đỗ Anh Tú, KS Lê Trọng Bằng Bài viết “Thiết lập mạng đơn tần DVB-T” Khoa Học... vi ba cũng cố định và chênh lệch về xử lý của các máy phát |TMFj – TMFi| cũng không thể can thiệp được Như vậy, thực hiện đồng bộ các máy phát của mạng đơn tần, chỉ còn cách chủ động can thiệp hiệu chỉnh, lưu giữ, làm chậm, thời điểm phát ở tất cả mọi máy phát Các nhà thiết lập mạng đơn tần nêu ra hai phương pháp: bù thời gian trễ tĩnh và bù thời gian trễ động Công thức (1) trên được thêm vào các thành... thành phần thứ nhất trong công thức (2) bằng 0: (| D|/c - | Tbù trễ tĩnh| + |TMFj – TMFi|) = 0 (3a) Hai đẳng thức (3 và 3a) đều bằng 0, đó chính là thực phát cùng thời điểm của mạng đơn tần 3.4 Bù thời gian trễ tĩnh để đồng bộ các máy phát của mạng đơn tần Bù trễ tĩnh là bù chênh lệch về thời gian truyền sóng từ các máy phát đến điểm thu, bao gồm cả trễ do truyền sóng, trễ do điều chế, do khuếch đại,... cảnh báo lên thiết bị Thiết lập luồng vào và đồng hồ tham chiếu 22 Thiết lập mạng, ở đây là mạng đa tần MFN và thông tin vào là luồng T2MI 23 Thiết lập PLP, kiểu điều chế, tỉ lệ mã, FEC … Thiết lập đầu ra 24 25 CHƯƠNG V KẾT LUẬN Ngày 11/11 vừa qua công Ty Cổ Phần Nghe Nhìn Toàn Cầu AVG chính thức phát sóng truyền hình số mặt đất theo chuẩn DVB-T2, chuẩn nén MPEG4 và áp dụng công nghệ mạng đơn tần, ... Ttrễ lớn nhất – t =550ms Thời gian làm chậm lại này xấp xỉ bằng thời gian của một Mega-frame Bù thời gian trễ (thời gian lưu giữ) động trong mạng đơn tần gồm nhiều máy phát Công thức (4) chỉ áp dụng tính toán cho từng máy phát Trường hợp tổng quát mạng đơn tần gồm nhiều máy phát, theo công thức (3), thành phần (| t| - |Tbù trễ động j - Tbù trễ động i| ) = 0 (5) hoặc | Tbù trễ động| = | t| (6) Chênh... đồng bộ của mọi máy phát dựa vào là tín hiệu có tần số 10MHz và 1 pps (1 xung/1 giây) và do máy thu hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Position System) cấp Dòng truyền tải TS thông thường gồm các gói TS Các gói TS đều có kích thước 188 Byte: phần mào đầu (Header) chiếm 4 Byte và phần mang thông tin (Payload) chiếm 184 Byte Dòng truyền tải TS của mạng đơn tần được cài thêm các gói để phục vụ cho việc... điều kiện thực tế mà qua bộ thu (dưới cùng) dẫn ra thiết bị thu có tác dụng tương tự như tín hiệu từ anten chuyển xuống thiết bị thu trong thực tế để nhận và giải mã xuất ra tín hiệu video/audio được hiển thị trên tivi 20 Bộ Receiver dưới cùng được sử dụng khi thử nghiệm không cần nén chuẩn mp4/h264 mà thu trực tiếp tín hiệu từ vệ tinh (đã mã hóa) rồi đấu thẳng vào gateway luôn 4.3 Thiết lập thực tế... trung tâm tin học và đo lường với các thiết bị thực tế được ghi chú trên hình Tín hiệu đầu vào của hệ thống thử nghiệm được lấy từ kênh truyền hình từ đầu thu K+ hoặc file thu sẵn từ laptop truyền sang bộ nén Đầu ra bộ nén là tín hiệu đã được nén theo chuẩn mp4/h264, đây là chuẩn nén tốt hơn chuẩn mp2 như trên mô hình cấu trúc ở trên và cũng được khuyến cáo sử dụng Sau đó tín hiệu được đưa xuống bộ... MIPM) cho phép nhận ra điểm bắt đầu (cụ thể là gói đầu tiên) của Mega-frame M + 1 Quá trình này được thực hiện bằng cách sử dụng một con trỏ được mang trong MIPM, tự nó chỉ ra vị trí của nó, về điểm bắt đầu của Mega-frame thứ M + 1 Khoảng thời gian của một Mega –frame phụ thuộc vào băng thông của kênh cao tần (Việt Nam chọn 8MHz) và khoảng bảo vệ: 14 Cờ thời gian đồng bộ là khoảng thời gian từ sườn trước . đơn tần, tất cả các máy phát thuộc mạng đơn tần đó đều phát cùng kênh sóng, rất thuận lợi cho quy hoạch và tiết kiệm tài nguyên tần số. DVB-T trong môi trường bị phản xạ như là “mạng đơn tần. bit. Trên thực tế, DVB-T2 có khả năng truyền tải dung lượng bit lớn hơn DVB-T gần 50% đối với mạng MFN và thậm chí cao hơn đối với SFN. 8 CHƯƠNG III. MẠNG ĐƠN TẦN (SINGLE FREQUENCY NETWORK) 3.1 “mạng đơn tần tự nhiên” này không có sự tác động của con người để chuẩn chỉnh đồng bộ đúng như mạng đơn tần do con người chủ động tạo ra. 3.2. Ba điều kiện cho các máy phát thuộc mạng đơn tần •