Nghiên cứu truyền hình số vệ tinh theo tiêu chuẩn châu Âu thế hệ thứ hai (DVBS2) và khả năng ứng dụng tại Việt Nam

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG –&— ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: NGHIÊN CỨU TRUYỀN HÌNH SỐ VỆ TINH THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU THẾ HỆ THỨ HAI (DVB-S2) VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TẠI VIỆT NAM Giảng viên hướng dẫn: Th.S Cao Thành Nghĩa Sinh viên thực : Nguyễn Trọng Thái Lớp : 49K - ĐTVT Khóa học : 2008 - 2013 i ﾧ MỤC LỤC Trang ﾧ i LỜI NÓI ĐẦU .i ABSTRACK iii Chương TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ QUA VỆ TINH .1 1.1 Tổng quan truyền hình số qua vệ tinh [1] .1 1.2 Tiêu chuẩn DVB -S (EN 300 421) [4] 1.2.1 Thích nghi đầu vào phân tán lượng [2] .6 1.2.1.1 Sự cần thiết phải phân tán lượng 1.2.1.2 Nguyên lý ngẫu nhiên hóa nhằm phân tán lượng 1.2.1.3 Điều kiện chuỗi giả ngẫu nhiên .7 1.2.1.4 Áp dụng ngẫu nhiên hóa DVB-S 1.2.2 Mã hóa .10 1.2.3 Khối xáo trộn bit 11 1.2.4 Mã hóa trong-mã chập 13 1.2.5 Lọc băng gốc điều chế tín hiệu .16 1.3 Các thông số kỹ thuật đường truyền tiêu chuẩn DVB-S 18 1.4 Tiêu chuẩn truyền hình vệ tinh lưu động DVB-DSNG (EN 301 210) [5] 20 1.4.1 Sơ lược điều chế mã lưới 21 1.4.2 Tiêu chuẩn DVB-DSNG (EN 301 210) .22 1.5 Kết luận chương 24 2.1.1 Khối thích nghi kiểu truyền dẫn 26 2.1.1.1 Khối giao diện đầu vào 27 2.1.1.2 Bộ mã hóa CRC-8 27 2.1.1.3 Khối Merger/Slicer .28 2.1.1.4 Chèn BBHEADER .29 2.1.2 Khối thích nghi dòng truyền tải [7] 31 31 ii 2.1.2.1 Bộ đệm 31 2.1.1.5 Ngẫu nhiên hóa khung BBFRAME 31 2.1.3 Khối mã hóa sửa lỗi trước FEC 32 32 .33 2.1.3.1 Mã hóa ngoài-mã BCH 34 Đa thức sinh từ mã ra: (2.4) 34 2.1.3.2 Mã hóa LDCP .34 2.1.3.3 Xáo trộn bit 35 2.1.4 Khối ánh xạ bit lên chòm điều chế [8] 36 2.1.5 Tạo khung lớp vật lý 38 2.1.5.1.Cấu trúc khung truyền tải DVB-S2 .38 2.1.5.2 Quá trình tạo khung lớp vật lý 39 2.1.6 Lọc băng gốc điều chế cầu phương 42 Các mode điều chế DVB-S2: .42 Độ lợi hiệu dụng: 43 Hệ số roll-off (α): 43 Tiểu hệ thống sửa lỗi tiến (FEC) DVB-S2: 43 Hiệu truyền dẫn tăng: 44 Các giải pháp kết hợp mạnh: 44 Lựa chọn mode điều chế: .45 Các frame lớp vật lý: 45 Mã hoá điều chế không đổi 46 Mã điều chế thay đổi .46 Các dịch vụ chuyên dùng cho phép dùng anten kích thước lớn, dùng tỷ lệ mã xấu để đạt độ lợi tốc độ bit, tích hợp đến phát đáp quảng bá hoạt động chế độ bão hoà Điều bao gồm nhiều loại lưu lượng liệu khác internet backbone mà trước bặt buộc phải dùng sóng mang tách biệt nhằm đảm bảo tính linh hoạt chọn lựa tỷ lệ mã điều chế Mã hoá điều chế thích nghi (ACM-Adaptive Coding and Modulation) 46 Hình 2.16 Mô hình mã hóa điều chế thích nghi 47 iii Thông qua việc nghiên cứu tiêu chuẩn DVB-S2 ta có cách nhìn tổng quan công nghệ DVB-S2 hiểu đâu mà DVB-S2 lại có vượt trội so với tiêu chuẩn DVB-S trước đây, sử dụng kỹ thuật mới: mã hoá tiên tiến, mã BCH, mã LDPC, sử dụng nhiều hệ số roll-off Chính nhờ kỹ thuật mà DVB-S2 có hiệu phổ đáng kể, tăng cường khả bảo vệ lỗi truyền phát tín hiệu Những ưu vượt trội công nghệ sở cho việc phát sóng truyền hình số độ phân giải cao HDTV cung cấp nhiều dịch vụ tới người sử dụng .52 Chương 53 MỘT SỐ ĐỀ XUẤT VỀ DỊCH VỤ VÀ THÔNG SỐ TRẠM THU PHÁT 53 KHI SỬ DỤNG DVB-S2 CHO ĐÀI THVN 53 3.1 Hiện trạng sử dụng thông tin vệ tinh Đài Truyền hình Việt Nam .53 3.1.1 Hiện trạng truyền dẫn phát sóng chương trình truyền hình quảng bá truyền hình lưu động qua vệ tinh [13] .53 3.1.2 Hiện trạng truyền dẫn phát sóng chương trình truyền hình VTV4 dành cho cộng đồng người Việt Nam nước qua vệ tinh [12] 54 3.1.3 Hiện trạng máy phát vệ tinh Đài THVN [14] 54 3.1.4 Hiện trạng máy phát vệ tinh lưu động băng C 55 3.2 Một số đề xuất dịch vụ DVB-S2 56 3.2.1 Phát sóng kết hợp chương trình truyền hình quảng bá SDTV HDTV [7] 56 3.2.2 Phân phối chương trình đến trạm phát truyền hình mặt đất .57 58 3.2.3 Các ứng dụng lưu động DSNG sử dụng DVB-S2 58 3.2.4 Góp tin truyền hình tới Studio .59 3.2.5 Mã hóa điều chế thích nghi cho ứng dụng điểm-điểm 60 3.2.6 Dịch vụ IP unicast 61 3.2.7 Đối với dịch vụ truyền hình quảng bá [2] 62 Đề xuất chuyển đổi: .62 iv 3.3 Kết luận chương 67 Đề tài đưa vào áp dụng thực tế lựa chọn thiết bị vệ tinh lưu động bước đầu đưa vào làm tài liệu tham khảo tiến hành dự án đầu tư thiết bị truyền hình vệ tinh Đài THVN Do yếu tố chủ quan khác quan nên đồ án em không tránh khỏi thiếu sót, em mong đóng góp ý kiến thầy cô, đồng nghiệp người quan tâm tới đồ án này 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 TIẾNG VIỆT 69 TIẾNG ANH .69 TRANG WEB: 69 v LỜI NÓI ĐẦU Truyền hình vệ tinh bắt đầu sử dụng Việt Nam từ năm 1990 để truyền dẫn tín hiệu chương trình truyền hình đến trạm phát lại mặt đất tỉnh, thành nước Ban đầu sử dụng vệ tinh băng tần C, công nghệ tương tự, sau tiến đến công nghệ số băng tần C, Ku Sau truyền dẫn vệ tinh sử dụng để truyền hình trực tiếp chương trình kỷ niệm ngày lễ lớn, kiện thể thao, văn hóa nước, cầu truyền hình,… đem lại hiệu kinh tế, kỹ thuật cao phát huy ưu điểm truyền hình số qua vệ tinh Ngoài nhiệm vụ truyền dẫn, từ năm 2002 Đài Truyền hình Việt Nam sử dụng vệ tinh vào dịch vụ truyền hình đến nhà DTH với ưu điểm sử dụng anten thu kích thước nhỏ gọn băng tần Ku Hiện nay, số lượng thuê bao DTH tăng lên đáng kể số lượng chất lượng chương trình không ngừng nâng cao nhằm đáp ứng nhu cầu thuê bao cạnh tranh với loại hình truyền dẫn khác Toàn hệ thống truyền hình số qua vệ tinh Truyền hình Việt Nam sử dụng tiêu chuẩn nén video MPEG-2 tiêu chuẩn truyền hình qua vệ tinh DVB-S Tiêu chuẩn DVB-S2 đời từ năm 2003 với ưu điểm so với chuẩn DVB-S như: khả sử dụng băng tần hiệu hơn, kiểu điều chế, mã hóa linh hoạt không bị hạn chế với kiểu mã hoá MPEG-2 mà mềm dẻo chấp nhận dạng đầu vào, bao gồm dòng bit liên tục, dòng truyền tải MPEG đơn đa chương trình, IP hay ATM Đặc tính cho phép dòng liệu khác cấu hình liệu tương lai sử dụng với DVB-S2 mà không cần tới tiêu chuẩn Tiêu chuẩn DVB-S2 bắt đầu đưa vào sử dụng Đài THVN truyền dẫn lưu động từ đầu năm 2010 Trong năm tới, việc đưa vào sử dụng chuẩn DVB-S2 truyền dẫn, phát sóng chương trình truyền hình cần thiết Tuy nhiên cần có nghiên cứu tìm hiểu cách khoa học để việc áp dụng đạt hiệu kinh tế, kỹ thuật cao tận dụng tốt thiết bị i Với mục tiêu em thực đề tài “Nghiên cứu truyền hình số vệ tinh theo tiêu chuẩn Châu Âu hệ thứ hai (DVB-S2) khả ứng dụng Việt Nam” Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S Cao Thành Nghĩa tận tình hướng dẫn, giúp đỡ trình thực đồ án Do thời gian có hạn, trình độ thân hạn chế nên tránh khỏi sai sót Kính mong góp ý thầy, cô bạn Sinh viên thực Nguyễn Trọng Thái ii TÓM TẮT ĐỒ ÁN Trong đồ án này, em xin trình bày tổng quan truyền hình số vệ tinh sâu vào nghiên cứu thử nghiệm chuẩn DVB-S2, số ứng dụng chuẩn DVB-S2 với ngành truyền hình cuối đề xuất dịch vụ thông số trạm thu phát sử dụng DVB-S2 cho Đài THVN Nội dung đồ án bao gồm: - Chương 1: Tổng quan truyền hình số vệ tinh - Chương 2: Tiêu chuẩn DVB-S2 số ứng dụng - Chương 3: Một số đề xuất dịch vụ thông số trạm thu phát sử dụng DVB-S2 cho Đài THVN ABSTRACK In this thesis, I would like to present an overview of satellite digital television and going into research and testing DVB-S2, as well as some applications of the DVB-S2 standard for the broadcast industry and eventually is proposed to service and base station parameters when using the DVB-S2 for Vietnam Television The contents of the scheme include: - Chapter 1: Overview of satellite digital television - Chapter 2: DVB-S2 standard and some applications - Chapter 3: Some suggestions on services and base station parameters when using the DVB-S2 for Vietnam Television iii DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Trang ﾧ i LỜI NÓI ĐẦU .i ABSTRACK iii Chương TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ QUA VỆ TINH .1 1.1 Tổng quan truyền hình số qua vệ tinh [1] .1 1.2 Tiêu chuẩn DVB -S (EN 300 421) [4] 1.2.1 Thích nghi đầu vào phân tán lượng [2] .6 1.2.1.1 Sự cần thiết phải phân tán lượng 1.2.1.2 Nguyên lý ngẫu nhiên hóa nhằm phân tán lượng 1.2.1.3 Điều kiện chuỗi giả ngẫu nhiên .7 1.2.1.4 Áp dụng ngẫu nhiên hóa DVB-S 1.2.2 Mã hóa .10 1.2.3 Khối xáo trộn bit 11 1.2.4 Mã hóa trong-mã chập 13 1.2.5 Lọc băng gốc điều chế tín hiệu .16 1.3 Các thông số kỹ thuật đường truyền tiêu chuẩn DVB-S 18 1.4 Tiêu chuẩn truyền hình vệ tinh lưu động DVB-DSNG (EN 301 210) [5] 20 1.4.1 Sơ lược điều chế mã lưới 21 1.4.2 Tiêu chuẩn DVB-DSNG (EN 301 210) .22 1.5 Kết luận chương 24 2.1.1 Khối thích nghi kiểu truyền dẫn 26 2.1.1.1 Khối giao diện đầu vào 27 2.1.1.2 Bộ mã hóa CRC-8 27 2.1.1.3 Khối Merger/Slicer .28 2.1.1.4 Chèn BBHEADER .29 2.1.2 Khối thích nghi dòng truyền tải [7] 31 31 2.1.2.1 Bộ đệm 31 2.1.1.5 Ngẫu nhiên hóa khung BBFRAME 31 iv 2.1.3 Khối mã hóa sửa lỗi trước FEC 32 32 .33 2.1.3.1 Mã hóa ngoài-mã BCH 34 Đa thức sinh từ mã ra: (2.4) 34 2.1.3.2 Mã hóa LDCP .34 2.1.3.3 Xáo trộn bit 35 2.1.4 Khối ánh xạ bit lên chòm điều chế [8] 36 2.1.5 Tạo khung lớp vật lý 38 2.1.5.1.Cấu trúc khung truyền tải DVB-S2 .38 2.1.5.2 Quá trình tạo khung lớp vật lý 39 2.1.6 Lọc băng gốc điều chế cầu phương 42 Các mode điều chế DVB-S2: .42 Độ lợi hiệu dụng: 43 Hệ số roll-off (α): 43 Tiểu hệ thống sửa lỗi tiến (FEC) DVB-S2: 43 Hiệu truyền dẫn tăng: 44 Các giải pháp kết hợp mạnh: 44 Lựa chọn mode điều chế: .45 Các frame lớp vật lý: 45 Mã hoá điều chế không đổi 46 Mã điều chế thay đổi .46 Các dịch vụ chuyên dùng cho phép dùng anten kích thước lớn, dùng tỷ lệ mã xấu để đạt độ lợi tốc độ bit, tích hợp đến phát đáp quảng bá hoạt động chế độ bão hoà Điều bao gồm nhiều loại lưu lượng liệu khác internet backbone mà trước bặt buộc phải dùng sóng mang tách biệt nhằm đảm bảo tính linh hoạt chọn lựa tỷ lệ mã điều chế Mã hoá điều chế thích nghi (ACM-Adaptive Coding and Modulation) 46 Hình 2.16 Mô hình mã hóa điều chế thích nghi 47 v 20-26 kênh SDTV phát đáp, giảm đáng kể chi phí cho kênh vệ tinh Đối với chương trình HDTV, với dung lượng 5-6 kênh giảm bớt chi phí cho việc nâng cấp từ dịch vụ SDTV thông thường Một cải tiến DVB-S2 khả truyền dẫn với nhiều dòng truyền tải khác nhau, với thiết lập thông số tách biệt chương trình Điều giúp DVB-S2 truyền kết hợp đồng thời kênh SDTV HDTV Ví dụ, với tốc độ symbol 27,5 Mbaud sử dụng 8PSK 3/4 QPSK 2/3, khoảng 40 Mbit/s dùng để truyền chương trình HDTV 12 Mbit/s dùng để truyền từ đến chương trình SDTV Chênh lệch tỷ số C/N yêu cầu khoảng dB Hình 3.4 Cấu hình phát sóng HDTV SDTV sử dụng VCM [9] 3.2.2 Phân phối chương trình đến trạm phát truyền hình mặt đất Truyền hình số mặt đất DTT sử dụng rộng rãi giới Một cách phổ biến để phân phối chia sẻ chương trình truyền hình đến trạm phát số mặt đất sử dụng vệ tinh Sử dụng DVB-S2 cho phép truyền nhiều dòng ghép kênh MPEG theo cấu hình sóng mang phát đáp Do khối khuếch đại cao tần HPA vệ tinh làm việc điểm làm việc bão hòa để đạt hiệu suất cao Ví dụ, phát đáp với băng thông 36MHz α = 0,2 truyền tốc độ symbol 30 Mbaud, sử dụng DVB-S2 Nếu muốn truyền dòng ghép kênh 57 DTT với tốc độ bit 24 Mbit/s hiệu suất sử dụng phổ cần thiết (48: 30) = 1,6 bit/s/Hz Hiệu suất tương ứng với điều chế QPSK Tỷ số C/N yêu cầu vào khoảng dB Để đảm bảo chất lượng tuyến truyền dẫn, anten trạm phát lên có đường kính 3m (EIRP = 64 dBW) anten trạm mặt đất có đường kính 1,2m Nếu thay DVB-S2 cách sử dụng DVB- DSNG thiết lập hệ thống sau: 8PSK 2/3, tốc độ symbol 13,3 Mbaud, C/N yêu cầu dB đồng thời phát đáp phải điều chỉnh để OBO = 5,5 dB Do C/N yêu cầu cao hơn, EIRP anten phát phải 75 dBW kích thước anten trạm thu không nhỏ m Như vậy, sử dụng DVB-S2 cho phép thu nhỏ kích thước anten trạm upink rẻ Hình 3.5 Phân phối chương trình đến trạm phát truyền hình mặt đất [9] 3.2.3 Các ứng dụng lưu động DSNG sử dụng DVB-S2 Chuẩn DVB-S2 thiết kế dành cho ứng dụng lưu động DSNG Trong lĩnh vực này, DVB-S2 thể rõ hiệu Ví dụ: Với băng tần 9MHz phát đáp vệ tinh, xe truyền hình lưu động DVB-S2 (kích thước anten 1,2m, EIRP=61 dBW) truyền dòng liệu tốc độ 19,8 Mbit/s điều kiện trời tốt chuyển sang 14,85 Mbit/s có mưa lớn Trong đó, dùng DVB-DSNG đạt 10,7 Mbit/s Thậm chí xét trạm DSNG gọn nhẹ (flyaway) với đường kính anten 90cm khuếch đại HPA công suất 12 W DVB-S2 kết hợp với ACM đạt 9,9 Mbit/s (QPSK, 2/3, roll-off 0,2) điều kiện tốt, 8,9 58 Mbit/s (QPSK 3/5) điều kiện bình thường 3,68 Mbit/s (QPSK 1/4) trời xấu Như đủ để có chất lượng tốt với mã hóa MPEG-2, với DVB-S cần tăng công suất lên dB đạt tốc độ 6,1 Mbit/s 3.2.4 Góp tin truyền hình tới Studio DVB-S2 lý tưởng cho hoạt động góp tin vệ tinh điểm-điểm điểmđa điểm, DSNG từ trạm uplink di chuyển Các dịch vụ truyền tải nhiều dòng truyền tải MPEG DVB-S2 cung cấp mã hoá điều chế không đổi, điều chế mã hoá thích nghi, điều chế mã hoá thay đổi, cho phép định dạng điều chế mức sửa lỗi thay đổi giới hạn sở liệu sở khung tiếp nối Băng thông cần thiết giảm tính kháng nhiễu cao DVB-S2 đặc biệt giá trị với ứng dụng SNG, giá thành truyền dẫn độ tin cậy thông số xem xét Xét ví dụ: Giả sử thuê 18MHz phát đáp vệ tinh ba DSNG, dùng 6MHz Mỗi DSNG phát kênh đơn tốc độ bit 6,8Mb/s, dùng điều chế QPSK, tỷ lệ mã FEC 7/8 roll-off 35% Băngthông toàn phần cho kênh MHz (5,7 MHz cho video 0,3 MHz cho thông tin audio với studio) (Eb/N0) cần thiết theo chuẩn DVB-S 6,4 dB mức vừa phải ta lấy 6,1 dB, ứng với tỷ số (C/N) 8,176 dB Khi nâng cấp lên DVB-S2 giảm giá thành băng thông truyền dẫn ba kênh, thêm kênh với giá thành Cụ thể: dùng điều chế 8PSK, 2/3 FEC roll-off 20% với pilot, băng thông cần thiết để truyền kênh DVB-S2 4,5 MHz (4,2 MHz cho video 0,3 MHz cho thông tin video với studio) Điều biểu diễn tiết kiệm băng thông 25% so với MHz cần thiết để truyền nội dung chuẩn DVB-S Tỷ số (C/N) cần thiết 7,92 dB, thấp giá trị 8,176 dB DVB-S Như vậy, việc chuyển từ DVB-S sang DVB-S2 tăng từ ba lên bốn DSNG, với giá thành không đổi Hoặc nhà quảng bá truyền nội dung cũ ba DSNG, tiết kiệm 25% băng thông Giả sử DSNG phát /lần, 60 lần/năm số tổng cộng ba 540 Nếu giá thành thuê 300USD/MHz/giờ với số băng thông giảm 4,5 MHz ba khối cho tiết kiệm hàng năm là: 300USD/MHz/giờ x 4,5 MHz x 540 = 729.000 USD 59 3.2.5 Mã hóa điều chế thích nghi cho ứng dụng điểm-điểm Khi sử dụng DVB-S2 cho ứng dụng điểm-điểm (point to point), lợi DVB-S2 so với DVB-S thể rõ nhờ ứng dụng mã hóa điều chế thích nghi ACM ACM cho phép tăng gấp đôi chí gấp ba thông lượng hệ thống giảm đáng kể giá thành dịch vụ Ngoài ra, ACM giúp hạn chế gián đoạn thông tin điều kiện đường truyền quan trọng với băng tần cao (Ku, Ka) vùng khí hậu nhiệt đới Hình 3.6 Sơ đồ khối hệ thống DVB-S2 với ứng dụng điểm-điểm [9] Đường truyền DVB-S2 chế độ ACM bao gồm thành phần sau: Gateway ACM, điều chế DVB-S2, trạm phát lên vệ tinh, vệ tinh trạm thu vệ tinh Trạm thu (ST-Satellite terminal) kết nối với cổng ACM thông qua kênh phản hồi Bộ điều chế DVB-S2 làm việc với tốc độ symbol không đổi, băng thông phát đáp vệ tinh cố định Tuy nhiên, nhờ cấu trúc khung vật lý DVB-S2, điều chế thay đổi phương pháp điều chế mã hóa khung Nhờ áp dụng chế thích nghi mà DVB-S2 trì dịch vụ điều kiện đường truyền xấu (mưa, bão…) cách tăng thêm bit mã sửa sai, lựa chọn phương pháp điều chế chống nhiễu tốt Cơ chế làm việc DVB-S2 theo chế độ mã hóa & điều chế thích nghi sau: - Mỗi trạm thu xác định trạng thái thời kênh truyền (bằng tỷ số sóng mang nhiễu + tạp âm C/N+I) thông báo đến cổng ACM thông qua kênh phản hồi 60 - Cổng ACM dựa tin thông báo để lựa chọn cấu hình mã hóa cho gói tin - Để tránh tượng tràn thông tin điều kiện xấu, chế điều khiển tốc độ bit thiết lập để quy định lưu lượng điều kiện cụ thể Điều thực nhiều cách khác nhau, phụ thuộc vào yêu cầu dịch vụ cấu trúc hệ thống - Để hoạt động hiệu độ trễ phản ứng vòng lặp điều khiển trạng thái kênh quan trọng, điều ảnh hưởng trực tiếp tới khả thích ứng hệ thống Ví dụ, độ biến thiên C/N+I tối đa băng Ka 0,5 dB giây có mưa lớn Do chênh lệch C/N mức bảo vệ khác DVB-S2 khoảng dB nên độ trễ thích nghi cần nhỏ giây để giảm thiểu khả mát liệu 3.2.6 Dịch vụ IP unicast Hình 3.7 Dịchvụ IP dùng DVB-S2 liên kết ACM Hình 3.7 sơ đồ trao đổi thông tin (thông tin yêu cầu thông tin đáp ứng) người dùng internet qua vệ tinh (ST-Satellite Terminal), Gateway vệ tinh (Satellite Gateway) nhà cung cấp dịch vụ (Info Service Provider) phiên sử dụng Internet dùng hệ thống ACM DVB-S2 Hệ thống IP unicast dùng DVB-S2 phải áp dụng sửa lỗi người dùng (user), số user lớn (ví dụ đến vài trăm ngàn) Theo ‘thương lượng”giữa ST thiết bị quản lí định tuyến ACM (ACM Router Manager) mà ACM router nguyên tắc tách rời gói IP cho user, mức yêu cầu bảo vệ lỗi dịch vụ khác 61 Tổng lưu lượng đầu vào trung bình kênh mức bảo vệ không vượt qua lưu lượng kênh truyền Trong lưu lượng đỉnh thời vượt qua lưu lượng tùy theo dung lượng đệm thời gian trễ cho phép tối đa dịch vụ Khi tổng lưu lượng yêu cầu lớn lưu lượng kênh truyền phải chấp nhận trễ (delayed) ngưng dịch vụ (dropped) gói IP có độ ưu tiên thấp để ưu tiên cho gói IP có độ ưu tiên cao giảm tốc độ bit đến user mà điều kiện thu Nếu trễ vòng lặp (bao gồm Routing Manager ACM Router) lớn dể cho phép thu tốt điều kiện đường truyền fading nhanh dịch vụ thời gian thực video, audio ACM phải gắn cố định vào nhánh có độ ưu tiên cao Trong ACM Router đệm đầu vào dùng tới kỹ thuật polling tĩnh động theo thống kê lưu lượng, đặc tính đường truyền sách ưu tiên lưu lượng nhà cung cấp dịch vụ Giao diện ACM router với hệ thống ACM DVB-S2 dòng truyền tải đơn (Single Generic Stream) đa dòng truyền tải (Multiple Transport Stream) điều khiển ACM 3.2.7 Đối với dịch vụ truyền hình quảng bá [2] Đề xuất chuyển đổi: - Hiện số lượng chương trình quảng bá THVN gồm VTV1, VTV2, VTV3, VTV5 VTV6 Theo định hướng quy hoạch truyền dẫn phát sóng THVN đến năm 2020 từ 2010 bắt đầu triển khai truyên hình số mặt đất Hà Nội thành phố Hồ Chí Minh sau từ 2011-2015 triển khai diện rộng Việc đời tiêu chuẩn DVB-S2 mang lại hiệu cao cho việc chi phí thuê kênh vệ tinh đặc biệt có số lượng chương trình lớn Khác với tiêu chuẩn DVB-S tiêu chuẩn DVB-S2 cho phép thiết kế hệ thống với nhiều mức độ chất lượng đường truyền dẫn khác nhau, từ nơi có cường độ trường thấp, đến nơi có cường độ trường cao đảm bảo chất lượng đường truyền theo yêu cầu Đối với vệ tinh VINASAT vệ tinh có cường độ trường lớn, chất lượng đường truyền cao nên việc dụng DVB-S2 đem lại hiệu cao việc truyền dẫn tín hiệu truyền hình so với tiêu chuẩn DVB-S 62 Như trước hệ thống truyền dẫn THVN sử dụng vệ tinh Measat qua băng tần C, Vùng phủ sóng Vệ tinh Measat có cường độ trường EIRP từ 36-40dBW cho toàn lãnh thổ Việt Nam Vùng phủ sóng vệ tinh Measat 1: Hình 3.8 Vùng phủ sóng vệ tinh Measat Đối với vùng phủ sóng có cường độ trường trên, chất lượng đường truyền tinh toán sau: Tính toán chất lượng đường truyền Các thông số trạm phát: Công suất cực đại tram phát: 400 W Công suất hoạt động: 80 W (19,03 dBW) Độ dự trữ công suất trạm phát: 6,78 dB Độ rộng băng tần 18 Mhz Kiểu điều chế QPSK Tỷ lệ FEC ¾ Tỷ lệ FEC 3/4 Đường kính anten phát: 4,6 m Tăng ích anten phát: 46,91 dB 63 Tổng suy hao trạm phát: dB Cường độ EIRP hoạt động: 62,49 dBW Thông số vệ tinh: Cường độ EIRP: phụ thuộc vị trí trạm thu Độ rộng băng tần phát đáp: 36 Mhz Độ rộng băng tần sử dụng: 18 MHz Back off (cho tuyến tính): dB Bảng 3.2 Bảng kết C/N toàn tuyến vùng phủ sóng với anten thu có đường kính khác EIRP (dB) 36 37 38 39 40 Anten 1,8 m 4.14 5.04 5.91 6.67 7.57 Anten 2,4 m 6.34 7.17 7.96 8.72 9.43 Anten 3,0 m 7.92 8.67 9.39 10.05 10.66 Anten 3,6 m 9.09 9.78 10.41 10.99 11.51 Anten 4,8 m 10.71 11.26 11.75 12.18 12.57 Khi sử dụng tiêu chuẩn DVB-S, phụ thuộc vào tỷ lệ mã hoá đường truyền (FEC), mà yêu cầu chất lượng đường truyền C/N khác Bảng sau yêu cầu C/N tỷ lệ mã hoá FEC đương truyền vệ tinh tiêu chuẩn DVB-S Bảng 3.3 Yêu cầu C/N tỷ lệ mã hoá FEC đương truyền vệ tinh tiêu chuẩn DVB-S Band width (Mhz) EB/No C/N 16.383 5.3 4.20 16.383 21.845 5.8 6.00 12.288 18.431 24.575 6.3 7.00 13.653 20.479 27.306 6.8 7.90 14.336 21.503 28.671 7.2 8.60 12 18 24 8.889 13.333 17.778 1/2 8.192 12.288 2/3 10.922 FEC 3/4 5/6 7/8 Symbol rate (Msym/s) Information data rate (Mb/s) 64 Đối với chất lượng đường truyền sử dụng vệ tinh Measat việc sử dụng tỷ lệ mã sủa sai FEC 3/4 cho phép anten thu có đường kính 2,4m có khả thu tốt chương trình THVN Đối với số nơi có cường độ trường EIRP nhỏ 37dBW cần sử dụng anten có đường kính lớn Khi chuyển sang vệ tinh VINASAT1, vùng phủ sóng băng tần vệ tinh VINASAT1 sau: Hình 3.9 Vùng phủ sóng vệ tinh VINASAT1 Đối với toàn lãnh thổ Việt Nam, cường độ trường vệ tinh VINASAT1 có mức EIRP 44 dB, tính toán chât lượng đường truyền vệ tinh VINASAT1 tính sau: Tính toán chất lượng đường truyền Các thông số trạm phát: Công suất cực đại tram phát: 400 W Công suất hoạt động: 80 W (19,03 dBW) Độ dự trữ công suất trạm phát: 6,78 dB 65 Độ rộng băng tần 18 Mhz Kiểu điều chế QPSK Tỷ lệ FEC ¾ Tỷ lệ FEC 3/4 Đường kính anten phát: 4,6 m Tăng ích anten phát: 46,91 dB Tổng suy hao trạm phát: dB Cường độ EIRP hoạt động: 62,49 dBW Thông số vệ tinh: Cường độ EIRP: phụ thuộc vị trí trạm thu Độ rộng băng tần phát đáp: 36 Mhz Độ rộng băng tần sử dụng: 18 MHz Back off (cho tuyến tính): dB Bảng 3.4 Bảng kết C/N toàn tuyến vùng phủ sóng với anten thu có đường kính khác EIRP (dB) 42 44 Anten 1,8 m 9,20 10,70 Anten 2,4 m 11,05 12,32 Anten 3,0 m 12,28 13,34 Anten 3,6 m 13,14 14,01 Do có chất lượng đường truyền C/N cao việc tiếp tục sử dụng tiêu chuẩn DVB-S gây lãng phí hiệu băng tần vệ tinh VINASAT1 Khi sử dụng DVB-S tốc độ cao vệ tinh VINASAT sử dụng 18 MHz (1/2 Transponder) 21,50 Mbit/s Với kết tính toán chất lượng đường truyền THVN hoàn toàn sử dụng kiểu điều chế DVB-S2 8PSK, FEC 9/10 vệ tinh VINASAT mà đảm bảo chất lượng tín hiệu đồng thời đem lại hiệu suất 180% so với tiêu chuẩn DVBS Khi sử dụng tiêu chuẩn DVB-S2 yêu cầu đường truyền kiểu mã hoá mô tả bảng sau: 66 Bảng 3.5 Yêu cầu đường truyền kiểu mã hoá Band Width Symbol rate QPSK 1/2 QPSK 3/5 QPSK 2/3 QPSK 3/4 QPSK 4/5 QPSK 5/6 QPSK 8/9 QPSK 8/9 8PSK 3/5 8PSK 2/3 8PSK 3/4 8PSK 5/6 8PSK 8/9 8PSK 9/10 12 9.6 18 14.4 Data rate (Mbit/s) 9.493 14.240 18.986 11.408 17.112 22.815 12.694 19.040 25.387 14.280 21.420 28.559 15.237 22.856 30.474 15.885 23.827 31.770 16.958 25.437 33.916 17.171 25.756 34.341 17.088 25.632 34.176 19.014 28.521 38.028 21.390 32.085 42.780 23.794 35.691 47.588 25.402 38.103 50.803 25.720 38.581 51.441 24 19.2 Es/No 1.00 2.23 3.10 4.03 4.68 5.18 6.20 6.42 5.50 6.62 7.91 9.35 10.69 10.98 Eb/No 1.049 1.481 1.887 2.306 2.674 2.993 3.729 3.895 2.996 3.652 4.431 5.408 6.464 6.700 C/N 0.03 1.26 2.13 3.06 3.71 4.21 5.23 5.45 4.53 5.65 6.94 8.38 9.72 10.01 3.3 Kết luận chương Chuẩn DVB-S2 có nhiều ưu điểm so với chuẩn DVB-S, nhiên thiết bị truyền hình giới nói chung Đài THVN nói riêng dùng chuẩn DVB-S Việc chuyển đổi sang sử dụng chuẩn DVB-S2 cần có lộ trình hợp lý kết hợp với đầu tư thiết bị thích hợp để tận dụng tốt thiết bị có thiết bị đầu tư Trong chương tác giả trình bày ứng dụng điển hình DVB-S2 phương án áp dụng vào thiết bị truyền dẫn phát sóng vệ tinh Đài THVN KẾT LUẬN Trên sở lý thuyết, đề tài phân tích, nghiên cứu chuẩn DVB-S DVB-DSNG chương 1, chuẩn DVB-S2 so sánh với chuẩn DVB-S 67 chương 2, ứng dụng điển hình chuẩn DVB-S2 trạng đề xuất phương án chuyển đổi sang DVB-S2 cho THVN năm tới chương DVB-S2 chuẩn đời dựa yêu cầu chất lượng tiết kiệm băng tần dịch vụ truyền thống truyền dẫn phát sóng chương trình truyền hình độ phân giải tiêu chuẩn SDTV dịch vụ internet, truyền dẫn phát sóng chương trình truyền hình độ phân giải cao HDTV Các kỹ thuật đưa vào sử dụng gồm kỹ thuật mã hóa sử lỗi LDPC, BCH có khả sửa lỗi tốt sửa lỗi cụm tập trung nhờ áp dụng kiểu điều chế có hiệu suất cao 16APSK, 32APSK Ngoài ra, nhờ có kênh ngược để tương tác phía thu phía phát mà áp dụng kiểu điều chế mã hóa thích nghi ACM nhằm tối ưu hóa hiệu suất băng thông (ACM cho phép tăng gấp đôi chí gấp ba thông lượng hệ thống giảm đáng kể giá thành dịch vụ) độ tin cậy đường truyền (điều có ý nghĩa quan trọng băng tần Ku bị chịu ảnh hưởng nhiều thời tiết điều kiện khí hậu nhiệt đới Việt Nam) Một đặc điểm bật DVB- S2 chấp nhận nhiều đầu vào khác MPEG-2, MPEG-4, IP, HDTV,… dạng gói liên tục mà không bó buộc vào kiểu đầu vào dòng truyền tải MPEG-2 tiêu chuẩn DVB-S Đề tài đưa vào áp dụng thực tế lựa chọn thiết bị vệ tinh lưu động bước đầu đưa vào làm tài liệu tham khảo tiến hành dự án đầu tư thiết bị truyền hình vệ tinh Đài THVN Do yếu tố chủ quan khác quan nên đồ án em không tránh khỏi thiếu sót, em mong đóng góp ý kiến thầy cô, đồng nghiệp người quan tâm tới đồ án này 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Nguyễn Đình Lương (2001), Các hệ thống thông tin vệ tinh, NXB Bưu điện [2] Phùng Văn Vận (2005), Nghiên cứu cấu trúc hệ thống viễn thông mặt đất để sử dụng hiệu vệ tinh Vinasat, Đề tài KC.01.19 [3] Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam (2005), Công nghệ vệ tinh, Tài liệu khoá học Công nghệ vệ tinh TIẾNG ANH [4] DVB (1997), Framing structure, channel coding and modulation for 12/12GHz satellite services, DVB EN 300 421 [5] DVB (1999), Framing structure, channel coding and modulation for Digital Satellite News Gathering (DSNG) and other contribution applications by satellite, DVB, EN 301 210 [6] ETSI TR 102 376 V1.1.1 (2005-02), Digital Video Broadcasting (DVB), User guidelines for the second generation system for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and otherbroadband satellite applications (DVB-S2) [7] DVB-S2 ready for lift-off, Alberto Morello and Vittoria Mignone [8] Dirk Breynaert, Newtec, Analysis of DVB-S2 bandwidth efficiency [9] International Journal of Satellite Communications and Networking, Alberto Morello, Ulrich Reimers, DVB-S2 the Second Generation Standard for Satellite Broadcasting and Unicasting TRANG WEB: [10] http://www.tinhte.vn/ truy nhập cuối ngày 11/12/2012 [11] http://www.citd.edu.vn/ truy nhập cuối ngày 15/12/2012 [12] http://www.phatthanhtruyenhinh.vn/ truy nhập cuối ngày 20/12/2012 [13] http://truyenhinhso.vn/ truy nhập cuối ngày 22/12/2012 [14] http://hdtv.vtc.vn/ truy nhập cuối ngày 22/12/2012 69 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Trọng Thái Mã số sinh viên: 0851080321 Ngành: Kỹ sư Điện tử - Viễn thông Khoá: 49 Giảng viên hướng dẫn: Th.S Cao Thành Nghĩa Cán phản biện: Nội dung đồ án tốt nghiệp: Nhận xét cán hướng dẫn: Vinh, ngày tháng năm 2013 Cán hướng dẫn (Ký, ghi rõ họ tên) 70 [...]... lựa chọn phương thức truyền dẫn tín hiệu truyền hình qua vệ tinh để phủ sóng toàn quốc là có hiệu quả 1 cao nhất Truyền hình Việt Nam bắt đầu sử dụng công nghệ truyền hình số qua vệ tinh từ tháng 4-1998 với chương trình VTV3 phát trên băng tần Ku qua vệ tinh Thaicom 2 Đến nay, toàn bộ các chương trình của truyền hình Việt Nam đã sử dụng công nghệ truyền dẫn tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh Việc chuyển... vào là dòng truyền tải MPEG – 2 theo tiêu chuẩn ISO/IEC 13818 Tùy thuộc vào mục đích truyền tín hiệu qua vệ tinh mà hệ thống truyền hình số qua vệ tinh có cấu trúc hệ thống khác nhau Truyền hình số qua vệ tinh có thể ứng dụng trong các lĩnh vực như: truyền dẫn tín 4 hiệu cho các trạm phát lại tương tự, truyền dẫn cho các chương trình truyền hình phụ vụ cho truyền hình trực tiếp hay từ vệ tinh đến các... phát truyền hình số qua vệ tinh sẽ tạo ra nhiều dịch vụ mới kết hợp với việc truyền dẫn tín hiệu truyền hình qua vệ tinh trong tương lai như: • Truyền hình trực tiếp từ vệ tinh tới các hộ gia đình (DTH): Cung cấp các kênh truyền hình mà người xem có thể thu trực tiếp chương trình truyền hình từ vệ tinh bằng anten thu có đường kính từ 60cm đến 90cm Hình 1.1 Một số ứng dụng của truyền hình số qua vệ tinh. .. Home) Mặc dù truyền hình số qua vệ tinh có thể ứng dụng cho nhiều mục đích nhưng về cơ bản các hệ thống máy phát tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh đều có những đặc điểm chung 1.2 Tiêu chuẩn DVB -S (EN 300 421) [4] Tiêu chuẩn DVB-S (EN 300 421) ra đời vào năm 1994, được sử dụng phổ biến để truyền tín hiệu truyền hình quảng bá qua vệ tinh Đường truyền vệ tinh ngoài những ưu điểm còn tồn tại một nhược... truyền hình số vệ tinh DTH Đến nay số hộ gia đình sử dụng truyền hình số qua vệ tinh đã phát triển tại hầu hết các nước trên thế giới Chỉ tính đến cuối năm 2004 riêng khu vực Châu Á đã có trên 25 triệu hộ gia đình sử dụng truyền hình số qua vệ tinh Dịch vụ DTH sử dụng công nghệ truyền dẫn số nên đảm bảo chất lượng tín hiệu hình ảnh cũng như âm thanh, có thể truyền dẫn được nhiều chương trình truyền hay... THU PHÁT 53 KHI SỬ DỤNG DVB-S2 CHO ĐÀI THVN 53 3.1 Hiện trạng sử dụng thông tin vệ tinh của Đài Truyền hình Việt Nam .53 3.1.1 Hiện trạng truyền dẫn và phát sóng các chương trình truyền hình quảng bá và truyền hình lưu động qua vệ tinh [13] .53 3.1.2 Hiện trạng truyền dẫn và phát sóng chương trình truyền hình VTV4 dành cho cộng đồng người Việt Nam ở nước ngoài qua vệ tinh [12] 54 3.1.3... từ vệ tinh Một số ưu điểm nữa là chất lượng tín hiệu ổn định, dung lượng đường truyền lớn, cường độ trường tại điểm thu ổn định truyền hình qua vệ tinh đã được sử dụng rộng rãi trên toàn cầu 1.1 Tổng quan về truyền hình số qua vệ tinh [1] Truyền hình số qua vệ tinh phát triển vào năm 1995 nhưng vào thời điểm đó chỉ chiếm một thị phần nhỏ Đến cuối năm 1998 chỉ có 0.3% hộ gia đình thu tín hiệu truyền hình. .. Cung cấp tín hiệu truyền hình đến các đầu cuối dịch vụ truyền hình cáp để đưa đến các thuê bao truyền hình cáp Khác với các phương pháp truyền dẫn khác như truyền hình mặt đất hay truyền hình cáp, phương pháp truyền dẫn tín hiệu qua vệ tinh cũng có nhưng đặc điểm riêng phụ thuộc vào mục đích truyền dẫn tín hiệu qua vệ tinh Do đặc điểm của truyền dẫn tín hiệu qua vệ tinh có đặc điểm là truyền dẫn trong... dẫn và phát sóng các chương trình truyền hình quảng bá và truyền hình lưu động qua vệ tinh [13] .53 3.1.2 Hiện trạng truyền dẫn và phát sóng chương trình truyền hình VTV4 dành cho cộng đồng người Việt Nam ở nước ngoài qua vệ tinh [12] 54 3.1.3 Hiện trạng các máy phát vệ tinh của Đài THVN [14] 54 3.1.4 Hiện trạng máy phát vệ tinh lưu động băng C 55 3.2 Một số đề xuất về dịch vụ của DVB-S2... Những ưu thế vượt trội của công nghệ này là cơ sở cho việc phát sóng truyền hình số độ phân giải cao HDTV và cung cấp nhiều dịch vụ hơn nữa tới người sử dụng .52 Chương 3 53 MỘT SỐ ĐỀ XUẤT VỀ DỊCH VỤ VÀ THÔNG SỐ TRẠM THU PHÁT 53 KHI SỬ DỤNG DVB-S2 CHO ĐÀI THVN 53 3.1 Hiện trạng sử dụng thông tin vệ tinh của Đài Truyền hình Việt Nam .53 3.1.1 Hiện trạng truyền dẫn và phát sóng ... ứng nhu cầu thuê bao cạnh tranh với loại hình truyền dẫn khác Toàn hệ thống truyền hình số qua vệ tinh Truyền hình Việt Nam sử dụng tiêu chuẩn nén video MPEG-2 tiêu chuẩn truyền hình qua vệ tinh. .. Ku qua vệ tinh Thaicom Đến nay, toàn chương trình truyền hình Việt Nam sử dụng công nghệ truyền dẫn tín hiệu truyền hình số qua vệ tinh Việc chuyển đổi sang phát truyền hình số qua vệ tinh tạo... trình bày tổng quan truyền hình số vệ tinh sâu vào nghiên cứu thử nghiệm chuẩn DVB-S2, số ứng dụng chuẩn DVB-S2 với ngành truyền hình cuối đề xuất dịch vụ thông số trạm thu phát sử dụng DVB-S2 cho