Tóm lại, thông qua báo cáo chuyên đề này, nhóm đã trình bày tóm lược một số vấn đề cơ bản truyền hình di động ứng dụng công nghệ DVB-H, bao gồm cách 24 thức hoạt động, các thành phần cấu thành nên một hệ thống truyền hình kĩ thuật số cho thiết bị cầm tay di động: Các bộ mã hóa MPEG-4/H.264, bộ đóng gói IP thực hiện quảng bá IP,các điều chế COFDM ghép theo bậc và đồng bộ. Qua những phần trình bày và phân tích trên ta có thể đưa ra một số đánh giá về các ưu điểm của hệ thống truyền hình di động măt đất DVB-H: - Là một tiêu chuẩn mở với những hỗ trợ và giải pháp từ hơn 60 hãng sản xuất thiết bị. - Là một tiêu chuẩn hoàn thiện với nhiều nhà phát triển thử nghiệm và thương mại hóa. - Một tiêu chuẩn linh hoạt với một khoảng rộng cho thiết kế mạng. - Lượng tiêu thụ năng lượng thấp với thông lượng dữ liệu cao, cho phép hơn 30 dịch vụ trong một kênh ghép. - Được xác định đúng trong liên kết với các đặc trưng của hệ thống DVB- IPDC. - Có khả năng chia sẻ phổ tần và sự đầu tư với các mạng DVB-T sẵn có.
MỤC LỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ii DANH MỤC HÌNH ẢNH iii DANH MỤC BẢNG BIỂU iii MỞ ĐẦU iv Chương KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG DVB-H 1.1 Truyền hình di động 1.2 Tổng quan hệ thống truyền hình di động DVB-H Chương KIẾN TRÚC VÀ CÁC LỚP LIÊN KẾT CỦA HỆ THỐNG DVB-H 2.1 Kiến trúc DVB-H 2.1.1 Kiến trúc hệ thống 2.1.2 Kiến trúc phân lớp 2.2 Các lớp liên kết DVB-H 2.2.1 Lớp liên kết liệu 2.2.2 Lớp liên kết vật lý Chương CÁC MẠNG TRUYỀN DẪN DVB-H 15 3.1 Hệ thống DVB-H sử dụng IP datacasting 15 3.2 Bộ mã hóa cho truyền hình di động 15 3.3 Các cấu hình mạng DVB-H 16 3.3.1 Mạng dùng chung DVB-H (dùng chung ghép MPEG-2) 16 3.3.2 Mạng phân cấp DVB-H (chia sẻ mạng DVB-T theo phân cấp) 17 3.3.3 Mạng chuyên dụng (dành riêng) DVB-H 18 3.4 Các mạng máy phát DVB-H 19 3.4.1 Ô phủ vùng DVB-H 19 3.4.2 Mạng đơn tần số SFN 19 3.4.3 Mạng đa tần số SFN 19 3.5 Thiết bị đầu cuối DVB-H 19 Chương TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI CƠNG NGHỆ DVB-H 21 1.1 Trên giới 21 4.2 Tại Việt Nam 21 KẾT LUẬN 23 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 25 CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết đầy đủ Từ viết tắt COFDM Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex DVB-H Digital Video Broadcasting-Handheld DVB-T Digital Video Broadcasting-Terrestrial H.264/AVC Standard H.264 (MPEG-4) for Advanced Video Coding HDTV High-definition Television IPDC Internet Protocol Datacasting ISDB-T Integrated Services Digital Broadcasting - Terrestrial MPE-FEC Multiprotocol Encapsulation – Forward Error Correction OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplex PDA Personal Digital Assistance QAM Quadrature Amplitude Modulation QPSK Quadrature Phase Shift Keying SFN Single Frequency Network TPS Transmission Parameter Signalling ii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Hệ thống DVB-H Hình 2.2 Chồng ngăn xếp giao thức DVB-H Hình 2.3 Truyền dịch vụ song song DVB-T Hình 2.4 Cách truyền dịch vụ DVB-H time slicing Hình 2.5 Cắt lát thời gian cho dịch vụ DVB-H Hình 2.6 Sơ lược cấu trúc khung MPE-FEC Hình 2.7 Vị trí loại sóng mang symbol OFDM 10 Hình 3.1 Hệ thống IPDC điển hình 15 Hình 3.2 DVB-H chia sẻ ghép kênh với DVB-T 16 Hình 3.3 Hệ thống truyền dẫn Mobile TV sử dụng DVB-H 17 Hình 3.4 Mạng DVB-H dành riêng 18 Hình 3.5 Sơ đồ khối máy thu 20 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Thông số chế độ phát OFDM 10 Bảng 2.2 Cách hoán vị bit mode 4K 12 Bảng 2.3 Bảng định dạng bit TPS 13 Bảng 2.4 Hai bít TPS DVB-T sử dụng cho báo hiệu DVB-H 14 iii MỞ ĐẦU Cùng với phát triển chung nhân loại lĩnh vực truyền hình có bước phát triển mạnh mẽ nhằm đáp ứng nhu cầu người Trong sống nay, truyền hình có vai trò to lớn đời sống người từ việc truyền tin tức thời ngày, quảng bá thơng tin kinh tế, trị, khoa học giáo dục, văn hố xã hội, thơng tin dich vụ cho tầng lớp nhân dân xã hội đặc biệt nghành Công an truyền hình có vai trò quan trọng việc tun truyền đường lối, phổ biến chủ trương sách Đảng Nhà nước Để đáp ứng nhu cầu người với hội tụ cơng nghệ, truyền hình trở thành chủ đề nghiên cứu nhiều nhà khai thác giới đặc biệt dịch vụ truyền hình di động Dịch vụ truyền hình di động dịch vụ hội tụ truyền hình di động, dịch vụ mở nhiều hội lợi nhuận cho nhà khai thác quảng bá, khai thác di động,các nhà khai thác nội dung nhà kinh doanh thương mại điện tử Tại Việt Nam, số nhà khai thác thử nghiệm đưa vào sử dụng vài dịch vụ truyền hình di động cơng nghệ truyền hình di động T-DMB hay dịch vụ truyền hình di động số cơng nghệ DBV-H Trước tình hình đó, việc nghiên cứu tìm hiểu nắm bắt công nghệ vấn đề cần thiết nên nhóm thực báo cáo chun đề “Truyền hình di động sử dụng công nghệ DVB-H” Để hiểu rõ cơng nghệ truyền hình theo chuẩn DVB-H, khn khổ báo cáo nhóm chúng em xin giới dịch vụ truyền hình theo chuẩn DVB-H theo nội dung: - Tổng quan hệ thống truyền hình di động DVB-H - Kiến trúc lớp liên kết hệ thống DVB-H - Các mạng truyền dẫn DVB-H - Tình hình triển khai cơng nghệ DVB-H giới t ại Việt Nam Trong trình nghiên cứu, dù phát huy tinh thần tự học, tự nghiên cưu, nhiên trình độ kiến thức thành viên nhóm hạn hẹp, báo cáo chắn có thiếu sót Rất mong nhận góp ý thầy cô Khoa Điện tử - Viễn thông để báo cáo nhóm hồn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn iv Chương KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG DVB-H 1.1 Truyền hình di động Truyền hình di động truyền chương trình truyền hình video cho loạt thiết bị vô tuyến từ máy điện thoại di động có khả truyền hình di động tới PDA (Personal Digital Assistant: Thiết bị kỹ thuật số hỗ trợ cá nhân) thiết bị đa phương tiện vô tuyến Truyền hình di động cơng nghệ thiết kế đặc biệt để phù hợp với giới di động - giới với băng thông nguồn cung cấp bị giới hạn, hình nhỏ ngồi thêm vào tính chất tương tác qua mạng tế bào Ưu điểm truyền hình di động kích thước hình nhỏ, số lượng điểm ảnh cần thiết giảm xuống phần tư so với truyền hình có độ nét chuẩn Truyền hình di động thiết kế để máy điện thoại tế bào nhận được, máy điện thoại có hệ điều hành riêng gói phần mềm ứng dụng Các cơng nghệ cung cấp dịch vụ truyền hình di động: - Truyền hình di động sử dụng tảng mạng di động 3G - Truyền hình di động sử dụng mạng truyền hình quảng bá mặt đất: + DVB-H T-DMB + ISDB-T (dùng Nhật Bản) + MediaFLO (sử dụng Mỹ Canada) - Truyền hình di động sử dụng phát vệ tinh - Truyền hình di động sử dụng công nghệ khác WiMAX hay WiBro 1.2 Tổng quan hệ thống truyền hình di động DVB-H DVB-H (Digital Video Broadcasting for Handheld) tiêu chuẩn công nghệ truyền hình kĩ thuật số cho thiết bị cầm tay đời châu Âu vào năm 2002 dựa tiêu chuẩn quốc tế DVB Công nghệ cho phép truyền tải đồng thời nhiều chương trình truyền hình, phát hay liệu dạng IP khác tới thiết bị cầm tay di động điện thoại di động, PDA… Được công bố chuẩn EN 302 304 ETSI vào tháng 11/2004, đặc điểm kĩ thuật lớp vật lí thiết kế cho phép chuyển giao liệu đóng gói dạng IP qua mạng mặt đất cách hiệu Tiêu chuẩn DVB-H xây dựng dựa tiêu chuẩn truyền hình kĩ thuật số mặt đất DVB-T, hay thực chất chuẩn DVB-T thêm vào số chức cần thiết để đảm bảo thu tín hiệu tốt mơi trường di động Do cơng nghệ DVB-H xây dựng dựa chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T nên đặc điểm kỹ thuật DVB-H giống DVB-T Trong DVBT sản xuất chủ yếu để tiếp sóng qua anten, mạng DVB-H lại thiết kế cho thiết bị cầm tay tiếp nhận sóng nhà So với chuẩn DVB-T, DVB-H chủ yếu nhắm vào thiết bị thu, nhằm giảm lượng tiêu thụ đầu thu, giải điều chế đầu thu gia tăng cường độ tín hiệu truyền chế sửa lỗi trước (forward error correction) môi trường di động Đặc điểm DVB-H chất lượng hình ảnh âm khơng bị ảnh hưởng địa hình, hay di chuyển với tốc độ cao Công nghệ DBV-H sử dụng IP Multicast lớp mạng địa Multicast cho phép phân phối liệu tới tập hợp host cấu thành viên nhóm Multicast mạng phân tán khác Đây phương pháp truyền dẫn đa điểm, host có nhu cầu nhận liệu tham gia vào nhóm Điều hạn chế tối đa lãng phí băng thơng mạng, nhờ chế gửi gói liệu Multicast mà băng thơng tiết kiệm triệt để Ưu điểm vượt trội sử dụng phương thức truyền Multicast : - Tiết kiệm băng thông tài nguyên mạng cách hiệu - Giảm gánh nặng xử lý cho server - Dịch vụ dễ dàng mở rộng số lượng máy thu tăng lên - Người sử dụng thối mái xem kênh theo yêu cầu lúc với tốc độ cao - Phân phối thông tin đến nơi cách dễ dàng, nhanh chóng Dịch vụ truyền hình di động theo chuẩn DVB-H mang đến cho người dùng nhiều tiện ích lớn nhờ tính ưu việt mà hệ thống hỗ trợ: - Là chuẩn mở với nhiều hỗ trợ giải pháp từ 60 nhà sản xuất - Tiêu thụ công suất thấp với thông lượng liệu cao, dịch vụ DVBH chuyển giao 20-40 kênh nhiều (phụ thuộc vào tốc độ bit), lên tới 11 Mbps ghép kênh DVB-H Khả tiết kiệm lượng cách tối đa cho thiết bị cầm tay, yêu cầu cấp thiết dịch vụ truyền hình di động thiết bị sử dụng nguồn lượng chủ yếu dựa vào pin sẵn có thiết bị - Việc xem truyền hình với chuẩn DVB-H khơng phụ thuộc vào tài nguyên mạng điện thoại di động Đây chuẩn nghiên cứu, phát triển dựa chuẩn DVB-T (truyền hình số mặt đất) Những nước có mạng DVB-T sẵn nâng cấp để cung cấp dịch vụ truyền hình di động theo chuẩn DVB-H dễ dàng Nguyên lí hoạt động tín hiệu truyền hình phát quảng bá từ anten truyền hình với bán kính phủ sóng lên tới hàng chục km - Tất máy thu tích hợp thu truyền hình nằm vùng phủ sóng thu tín hiệu, giải mã hiển thị hình Do vậy, không hạn chế số người xem đồng thời, miễn họ nằm vùng phủ sóng - Truyền hình theo cách khơng cần phải có tần số riêng Kênh thơng tin cơng nghệ truyền hình 3G có tính chất hai chiều kênh truyền liệu trạm thu phát gốc BTS cấp cho thuê bao Như thuê bao chiếm phần tài nguyên thông tin trạm BTS họ sử dụng dịch vụ, hạn chế số người dùng lúc Khi lượng người dùng lớn, để phục vụ tốt cho người sử dụng dịch vụ, bắt buộc nhà khai thác mạng phải nâng cấp hệ thống dẫn đến chi phí đầu tư tăng, đồng nghĩa với chi phí dịch vụ cao DVB-H khơng cần tăng chi phí đầu tư tăng số lượng người dùng phí dịch vụ rẻ - Chất lượng dịch vụ ổn định, không bị trễ hình khơng xem chương trình mạng nghẽn - Khả di chuyển với tốc độ cao (có thể di chuyển với tốc độ lên tới 200 km/h) Do vậy, người dùng sử dụng dịch vụ truyền hình di động (xem chương trình truyền hình, thực chức tương tác trực tiếp…) thiết bị ngồi phương tiện giao thông ôtô, tàu hỏa, xe buýt… mà chất lượng không bị suy giảm - Sử dụng cơng nghệ nén tiên tiến: truyền hình di động theo tiêu chuẩn DVBH sử dụng công nghệ nén H.264/AVC, vừa giúp tiết kiệm băng thông mà vừa giữ chất lượng hình ảnh, âm tương đương với chuẩn truyền hình độ phân giải cao HDTV - Do người dùng thường sử dụng dịch vụ môi trường di động khu đô thị nên công nghệ DVB-H hỗ trợ khả chống lỗi sửa lỗi nhiều cấp độ khác giúp cho tín hiệu đến người dùng khơng xảy lỗi có tỷ lệ lỗi thấp Chương KIẾN TRÚC VÀ CÁC LỚP LIÊN KẾT CỦA HỆ THỐNG DVB-H 2.1 Kiến trúc DVB-H 2.1.1 Kiến trúc hệ thống Do công nghệ DVB-H xây dựng dựa tảng công nghệ DVB-T nên để phù hợp u cầu thu sóng truyền hình di động, hệ thống DVB-H trang bị thêm số thành phần chức khác so với DVB-T như: cắt lát thời gian (time-slice), đóng gói đa giao thức sửa lỗi hướng tới (MPE-FEC), điều chế COFDM sóng mang kiểu 4k báo hiệu DVB-TPS a) Phía phát b) Phía thu Hình 2.1 Hệ thống DVB-H Mơ hình thể lắp ghép xen hệ thống DVB-T DVB-H Bên máy phát: Đầu tiên, nội dung chương trình TV dịch vụ khác đưa vào để đóng gói theo chuẩn nén tiên tiến H.264/AVC Sau gói tin tiếp tục đóng gói thêm tính để truyền môi trường mạng cuối định dạng IP đưa khỏi khối Các gói IP sau đưa vào đóng gói IP DVB-H, gói IP tiếp tục đóng gói lại theo đóng gói đa giao thức MPE có thêm phần sửa lỗi FEC để sửa lỗi cho liệu xảy đường truyền Khung MPE-FEC tiếp đặt vào khe thời gian khác nhờ kĩ thuật cắt lát thời gian (time slice) Ngõ đóng gói IP sau khỏi phần time slice đưa trực tiếp tới điều chế COFDM DVB-H với sóng mang 4K 8K (hay điều chế DVBT thêm vào số phần DVB-H TPS mode 4K) chúng ghép xen với dịch vụ MPEG-2 khác DVB-T đưa điều chế Tín hiệu sau khuếch đại đưa anten phát quảng bá Bên máy thu: tín hiệu giải theo cách ngược lại 2.1.2 Kiến trúc phân lớp DVB-H hệ thống truyền dẫn đa phương tiện cung cấp nhiều ứng dụng nhiều khuôn dạng file như: Truyền tải dòng âm video, truyền file, hướng dẫn dịch vụ điện tử, liệu HTML XML Do tiêu chuẩn thiết kế với cấu trúc giao thức phân lớp phù hợp để truyền tải ứng dụng qua lớp IP datacasting Chồng ngăn xếp giao thức DVB-H gồm số lớp mơ tả Hình Hình 2.2 Chồng ngăn xếp giao thức DVB-H Lớp vật lý cung cấp truyền tải MPEG-2 truyền dẫn nội dung dựa COFDM, đặc tả định nghĩa tiêu chuẩn ETSI EN 302 304 Lớp IP datacasting cho phép nội dung phân phát dạng gói qua mạng vật lý DVB-H Lớp sử dụng UDP/IP lớp mạng MPE lớp liên kết liệu Datacasting DVB-H định nghĩa dựa IPv6 Điều cung cấp tính linh hoạt việc quản lý ứng dụng tương thích với yêu cầu tương lai ứng dụng IP 2.2 Các lớp liên kết DVB-H 2.2.1 Lớp liên kết liệu 2.2.1.1 Cơ chế cắt lát thời gian Time-slicing Trong DVB-T, số kênh truyền ghép với (như 6-8 dịch vụ ghép kênh MHz) Tuy nhiên, mức ghép kênh, gói kênh khác thành dãy liên tục (hay nói cách khác song song nhau) Kết tốc độ liệu cao, máy thu kênh cần trạng thái tích cực suốt thời gian gói đến Hình 2.3 Truyền dịch vụ song song DVB-T Còn với DVB-H, đóng gói IP giúp cho ghép kênh có đủ dung lượng chứa liệu khoảng thời gian giới hạn cho kênh Do đó, tất gói kênh đến thành cụm, cụm sau nối tiếp cụm trước Trong khe thời gian định cho kênh truyền khơng có gói đến từ kênh khác Điều cho phép máy thu (nếu có nhu cầu xem kênh) vào trạng thái tích DVB-H chủ yếu hệ thống truyền dẫn cho phép thu thông tin quảng bá thiết bị di động cầm tay có anten đơn Trong hệ thống DVB-T, mode truyền 2K để cung cấp hiệu suất thu di động tốt mode 8K Tuy nhiên, khoảng thời gian symbol OFDM mode 2K ngắn đó, khoảng thời gian bảo vệ ngắn Điều làm cho mode 2K phù hợp với SFN nhỏ, gây khó khăn cho việc thiết kế mạng để xây dựng mạng hiệu Có thể thấy symbol OFDM 4K có khoảng thời gian dài có khoảng bảo vệ dài symbol OFDM 2K, cho phép xây dựng mạng SFN vừa chống nhiễu ISI, dịch Doppler nhiễu sóng mang Điều mang lại cho việc thiết kế mạng cách tối ưu mạng SFN tốt b) Bộ ghép xen theo độ sâu symbol (in-depth interleaver) Kĩ thuật ghép xen kĩ thuật từ liệu liên tiếp gói liệu trải dọc thành nhiều cụm liệu truyền dẫn khác Bằng cách này, cụm hay nhóm truyền bị nhiễu số cụm khác bị rớt tỷ lệ nhỏ liệu từ mã cũ gói liệu cũ bị tái tạo lại dò tìm lỗi kĩ thuật sửa lỗi Chế độ ghép xen dùng cho DVB-T có sẵn cho DVB-H ghép xen native, ghép xen bit symbol OFDM Tuy nhiên, DVB-H cung cấp thêm ghép xen theo độ sâu in-depth giúp ghép xen bit symbol OFDM (cho mode 4K) symbol (cho mode 2K) Dùng ghép xen in-depth cho phép tăng hiệu suất chống nhiễu mode 2K 4K cải thiện cường độ tín hiệu thu nhận truyền dẫn môi trường di động Bộ ghép xen symbol in-depth dùng cho mode 2K 4K Tuy nhiên, hoạt động dựa khối 6048 symbol liệu (bất kể sử dụng mode nào) Do đó, vector Y’= ( y'0 , y'1 , y'2 ,…, y'6047 ) lấy từ 48 nhóm 126 bit liệu ngõ ghép xen bit Vector ghép xen Y = ( y , y1 , y ,…, y N max 1 ) tính bởi: y H ( q ) = y'q cho vector ghép xen chẵn với q = 0, …, Nmax 1 y q = y'H ( q ) cho vector ghép xen lẻ với q = 0, …, Nmax 1 Trong đó, N max = 6048 ln dùng cho ghép xen in-depth (kể mode 2K 4K) 11 Với mode 2K, vector sau ghép xen xếp lên symbol OFDM liên tiếp Các vector chẵn bắt đầu với symbol thứ 0, 8, 16, 24, … vector lẻ bắt đầu với symbol 4, 12, 20, 28,… đa khung Với mode 4K, vector sau ghép xen xếp lên symbol OFDM liên tiếp Các vector chẵn bắt đầu với symbol thứ 0, 4, 8, 12, … vector lẻ bắt đầu với symbol 2, 6, 10, 14,… đa khung *) Hàm hoán vị H(q) H(q) hàm hoán vị ñược ñịnh nghĩa sau: cho từ mã nhị phân R'i có ( N r -1) bit, với N r = log M max Trong mode 4K, Mmax = 4096 R'i nhận giá trị sau: i = 0,1: R'i [ N r -2, N r -3, …, 1, 0] = 0, 0, …, 0, i = 2: R'i [ N r -2, N r -3, …, 1, 0] = 0, 0, …, 0, 2