công nghệ truyền hình di động

MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .4 DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ LỜI GIỚI THIỆU 11 CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Cơ sở nghiên cứu mục đích luận văn 1.2 Tổ chức luận vă CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH DI ĐỘN .3 2.1 Giới thiệu chun .3 2.2 Các tiêu chuẩn truyền hình di động khác DVB-H sử dụn 2.2.1 Tiêu chuẩn truyền hình di động T-DM 2.2.2 Tiêu chuẩn truyền hình di động ISDB-T 2.2.3 Tiêu chuẩn truyền hình di động MediaFlo .10 2.3 Tiêu chuẩn truyền hình di động DVB-H .12 2.3.1 Hiện trạng công nghệ 12 2.3.2 Tiêu chuẩn DVB-H 14 2.2.3 Những ưu việt Truyền hình di động theo chuẩn DVB-H 15 CHƯƠNG 18 TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB–T .18 3.1 Giới thiệu chung 18 3.2 Mạng DVB 19 3.3 Nén tín hiệu video số - chuẩn MPEG 20 3.4 Hệ thống phát hình số mặt đất DVB-T .21 3.5 Kỹ thuật ghép kênh OFDM 24 3.5.1 Tính trực giao sóng mang 24 3.5.2 Biến đổi IFFT điều chế tín hiệu .26 3.5.3 Lựa chọn điều chế sở .27 3.5.4 Số lượng, vị trí nhiệm vụ sóng mang 28 3.5.5 Chèn khoảng thời gian bảo vệ 30 3.5.6 Tổng vận tốc dòng liệu máy phát số DVB-T 32 CHƯƠNG 33 LỚP LIÊN KẾT DỮ LIỆU CỦA DVB-H 33 4.1 Mục đích, yêu cầu 33 4.2 Các giải pháp 34 4.2.1 Cơ chế lát cắt thời gian Time-slicing 34 4.2.2 MPE-FEC 37 4.3 Thực chế Time-slicing .38 4.3.1 Thuật toán Delta-t 39 4.3.2 Kích thước burst thời gian Off 43 4.4 Thực MPE-FEC 46 4.4.1 Nguyên lý làm việc phần đóng gói đa giao thức MPE .46 .46 4.4.2 Cấu trúc khung MPE-FEC .47 4.4.3 Thực bảng liệu ứng dụng 49 4.4.4 Thực byte chẵn lẻ bảng liệu RS 50 CHƯƠNG 51 LỚP VẬT LÝ CỦA DVB-H .51 5.2 Báo hiệu thông số truyền kênh 5MHz 53 5.3 Thông tin dịch vụ 54 CHƯƠNG 58 CÔNG NGHỆ IP DATACAST .58 6.1 Nguyên lý chung 58 6.2 Kiến trúc ngăn xếp giao thức 60 6.3 Mơ hình cấu trúc hệ thống 61 6.3.1 Chức khối 62 6.3.2 Các điểm tham chiếu 64 6.4 Mơ hình truyền liệu qua DVB-H 65 6.5 Mó hố liệu IP DATACASTING 66 6.5.1 Tầng giao thức vận chuyển .67 6.5.2 Giao thức phân phát dòng thời gian thực RTP .69 6.5.3 Giao thức vận chuyển liệu RTP .69 6.5.4 Giao thức điều khiển RTP .71 6.5.5 Giao thức phân phát file (FLUTE ) 74 KẾT LUẬN 78 Kết đạt luận văn 78 Hướng nghiên cứu, phát triển 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO .79 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ALC Asynchronous Layered Coding Mã hóa lớp khơng đồng AP Access Point Điểm truy nhập BAT Bouquet Association Table Bảng kết hợp bó BER Bit Error Rate Tỉ lệ lỗi bit BPSK Binary Phase Shift Keying Khóa dịch pha nhị phân CBMS Convergence of Broadcast and Mobile Services Hội tụ quảng bá dịch vụ di động CC Convolution Code Mã chập (xoắn) C/N Carrier to Noise Ratio Tỷ số sóng mang/ tạp âm CRC Cyclic Redundance Check Mã kiểm tra dư vòng CAM Conditional Access Module Khối truy nhập điều kiện COFDM Coded-OFDM Điều chế OFDM theo mã CP Cyclic Prefix Tiền tố vòng DAB Digital Audio Broadcasting Mạng phát số DES Data Encryption Standard Tiêu chuẩn mã hóa liệu DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi Fourier rời rạc DHCP Dynamic Host Configuration Giao thức cấu hình IP (máy tính) động DMB Digital Multimedia Broadcasting Mạng đa phương tiện số DQPSK Difference QPSK Điều chế vi sai QPSK DS Data Stream Dòng liệu DVB Digital Video Broadcasting Mạng truyền hình số DVB-H DVB-Handheld Truyền hình số di động DVB-T DVB- Terrestrial Truyền hình số mặt đất ECM Entitlement Control Message Thông báo điều khiển quyền EBU European Broadcasting Union Hiệp hội PT-TH Châu âu EMM Entitlement Management Message Thông báo quản lý quyền ETSI European Telecommunication Standards Institude Viện tiêu chuẩn Viễn thông Châu âu ES Elementary Stream Dòng sơ cấp ESG Electronic Service Guide Hướng dẫn dịch vụ điện tử ESGC ESG Container Phần vận chuyển ESG FEC Forward Error Correction Sửa lỗi trước FFT Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier nhanh FLUTE File DeLivery over Unidirectional Transport Phân phát file theo hướng GI Guard Interval Khoảng bảo vệ GPS Global Possitionning System Hệ thống định vị toàn cầu GSM Global System for Mobile Communication Hệ thống di động toàn cầu HDTV High Definition TeleVision Truyền hình phân giải cao HP High Priority bit stream Quyền ưu tiên cao HPA High Power Amplifier Khuyếch đại công suất HTTP Hyper Text Transfer Protocol Giao thức truyền siêu văn IFFT Inverse Fast Fourier Transform Biến đổi Fourier ngược INT IP/MAC Notification Table Bảng thông báo IP/MAC IP Internet Protocol Giao thức Internet IPDC IP Datacast Dữ liệu quảng bá dạng IP ISDB-T Intergeted Services Digital Broadcasting – Terrestrial Mạng tích hợp dịch vụ truyền hình số mặt đất ISO International Standards Organisation Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ISI Inter Symbol Interference Can nhiễu Symbol KMM Key Management Message Thơng báo quản lý khóa KMS Key Management System Hệ thống quản lý khóa KMSA Key Management System Agent Đại diện hệ thống quản lý khóa KSM Key Stream Message Thơng báo dòng khóa LCT Layered Coding Transport Vận chuyển mã lớp Multimedia Message Service Dịch vụ tin đa phương tiện MPEG Moving Picture Experts Group Nhóm chuyên gia ảnh động MPE Multi Protocol Encapsulation Đóng gói đa giao thức MTS MPEG- Tranport Stream Dòng vận chuyển MPEG NIT Network Information Table Bảng thơng tin mạng OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplex Ghép kênh phân chia tần số trực giao OMA Open Mobile Association Kết hợp di động mở OSI Open System Interconnection Liên kết hệ thống mở PAT Program Association Table Bảng thông tin chương trình PEK Program Encryption Key Khóa mã chương trình PMT Program Map Table Bảng chương trình PSI Program Specific Information Thơng tin đặc tả chương trình QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ cầu phương RO Rights Object Đối tượng quyền R-S Reed-Solomon Mã sửa lỗi RTP Real Time Protocol Giao thức thời gian thực MMS RTCP Real Time Control Protocol Giao thức điều khiển thời gian thực RTSP Real Time Streaming Protocol Giao thức dòng thời gian thực SAP Service Access Point Điểm truy nhập dịch vụ SDP Session Description Protocol Giao thức mô tả phiên SEK Service Encryption Key Khóa mã dịch vụ SI Service Information Thông tin dịch vụ S/N Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu / tạp âm SFN Single Frequency Network Mạng đơn tần SMS Short Message Service Dịch vụ tin ngắn TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền T-DMB Terrestrial Digital Multimedia Broadcasting Mạng đa phương tiện số mặt đất TMCC Transmission Multiplexing Configuration Control Điều khiển cấu hình hợp kênh truyền dẫn TEK Trafic Encryption Key Khóa mật mã đường truyền TS Transport Stream Dòng vận chuyển TPS Tranmission Parametter Signalling Báo hiệu tham số truyền dẫn UDP User Datagram Protocol Giao thức gói liệu người dùng UHF Ultra- High Frequency Dải tần số UHF UMTS Universal Mobile Telecommunication System Hệ thống thông tin di động chung VHF Very High Frequency Dải tần số VHF Wireless Application Protocol Giao thức ứng dụng không dây WAP DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ HÌNH 21 : CẤU TRÚC CỦA DM HÌNH 2.2: HỆ THỐNG ISDB-T HÌNH 2.3: CẤU TRÚC MẠNG MEDIAFLO .10 HÌNH 2.4: TIẾN TRÌNH GIẢM CÔNG SUẤT TIÊU THỤ CỦA BỘ THU DVB-T .13 HÌNH 2.5: CẤU TRÚC MÁY THU DVB-H 15 HÌNH 3.6: SƠ ĐỒ CẦU TRÚC MẠNG DVB 19 LỜI GIỚI THIỆU Cùng với phát triển mạng viễn thông, điện thoại di động gi không đơn thiết bị liên lạc thoại n ữa mà có nhi ều tính khác truy cập internet, truyền số liệu, tải đoạn video ngắn… Tuy nhiên từ lâu có dịch vụ bỏ ngỏ chưa khai thác ện thoại di động truyền hình trực tuyến Những h ạn ch ế t ốc đ ộ băng thông ngăn cản không cho phép mạng viễn thông GSM GPRS thực điều Với hệ 3G vấp ph ải nh ững khó khăn băng thơng truyền dẫn số lượng người sử dụng lớn, truy cập đồng thời Công nghệ DVB-H đời giải quy ết khó khăn mở viễn cảnh thương mại khổng lồ cho công nghiệp tương lai Đó kết hợp cơng ngh ệ vi ễn thông quảng bá Nội dung luận văn nghiên cứu cơng nghệ truy ền hình di đ ộng DVB-H Đây công nghệ đáng giá đầy triển vọng để đầu tư Với xu hướng phát triển vũ bão hệ thống mạng di động, thiết bị cầm tay, dịch vụ kèm, ngày điện thoại di đ ộng vai trò quan trọng sống người.Việc cung cấp thêm dịch vụ xem truyền hình (bao gồm truyền hình tương tác, game online, …) theo chuẩn DVB-H mang đến cho người sử dụng ph ương thức giải trí, cập nhật thơng tin mẻ, lúc nơi.DVB-H tiêu chuẩn hứa hẹn nhiều ưu điểm công nghệ viễn thông 3G! CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Cơ sở nghiên cứu mục đích luận văn Tháng 11 năm 2004, Vi ện Tiêu chu ẩn Vi ễn thông Châu Âu - ETSI công b ố Tiêu chu ẩn DVB-H cho thi ết b ị c ầm tay Tiêu chu ẩn nhanh chóng đ ược t ập đồn Vi ễn thơng hàng đ ầu th ế gi ới NOKIA, O2, NTL, SIEMENS, đón nh ận ứng d ụng th nghi ệm DVB-H đ ượ c coi tiêu chu ẩn hàng đ ầu cho thi ết b ị c ầm tay tiêu chuẩn th ừa k ế nh ững ưu ểm c tiêu chu ẩn phát sóng s ố mặt đất DVB-T (đang đ ược Cơng ty VTC ph ủ sóng di ện r ộng t ại Việt Nam) có nh ững c ải ti ến nh ằm kh ắc ph ục y ếu ểm c h ệ thống trướ c nó, c ch ế ti ết ki ệm pin, s d ụng MPE-FEC đ ể thu tín hiệu di động t ốt m ạng t ổ ong, phân ph ối tín hi ệu qu ảng bá dướ i dạng IP datagrams trình chuy ển giao m ạng t ổ ong đơn giản để máy c ầm tay v ừa nh ỏ g ọn v ừa có đ ủ dung l ượng pin để cần có th ể xem đ ược ch ương trình truy ền hình tr ực ến, video theo yêu c ầu, trình ệt web, tra c ứu thông tin ện t ử, ện thoại Trong tươ ng lai không xa, s ẽ đ ược ứng d ụng nh ững thành công ngh ệ DVB-H đem l ại mobile phone TV - ện thoại di động truy ền hình S ự h ội t ụ c công ngh ệ vi ễn thông quảng bá thi ết b ị c ầm tay Tiêu chu ẩn DVB-H th ể hi ện nhi ều ưu điểm vượt trội đ ược th nghi ệm, tri ển khai t ại m ột s ố qu ốc gia th ế gi ới nh Ph ần Lan, M ỹ, Italia, Australia, Ấn Đ ộ, T ại Vi ệt Nam, Công ngh ệ truy ền hình di đ ộng theo tiêu chu ẩn đ ược Công ty Truy ền hình Di đ ộng VTC đ ưa vào tri ển khai d ịch v ụ cu ối năm 2006 Luận văn sâu nghiên cứu đặc điểm cơng nghệ DVB-H chế tiết kiệm lượng Pin, sử dụng MPE-FEC để thu tín hiệu di động tốt mạng tổ ong, phân phối tín hiệu qu ảng bá d ưới d ạng IP datagrams Những tính làm nên tiêu chuẩn (DVBH) cho mobile phone TV - điện thoại di động truyền hình 1.2 Tổ chức luận vă Luận văn trình bày thành chương Chương : ác giả trình bày tóm tắt sở nghiên cứu mục đích tổ chức luận văn Chương 2: Trình bày khái quát tiêu chuẩn truyền hình di động ứng dụng giới DMB, ISDB-T, Media Flo, DVB-H phân tích ưu việt chuẩn DVB-H so với chu ẩn truy ền hình di động khác Chương : Trình bày nét hệ thống truyền hình s ố DVB-T làm sở cho việc nghiên cứu chuẩn DVB-H Chương : Mô tả lớp vật lý chuẩn DVB-H (hầu hết dựa DVB-T với số hữu hạn mở rộng), chương đề cập tới thông tin dịch vụ DVB-H Chương : Mô tả lớp liên kết liệu chuẩn DVB-H tập trung nghiên cứu vào hai kỹ thuật có tính đột ph công nghệ DVB-H: Cơ chế lát cắt thời gian (Time silicing) cho phép tiết kiệm lượng Pin sử dụng mã sửa lỗi tiến cho liệu đóng gói khối đa giao thức (MPE-FEC) để thu tín hiệu di động tốt mạng tổ ong Chương : Trình bày cơng nghệ IP Datacast qua DVB-H (IP Datacast over Digital Video Broadcast-Handheld) hay gọi IP Datacast Ngồi việc mang lại ứng dụng đa phương tiện cho người dùng, IP Datacast mở nhiều hội kinh doanh cho hãng viễn thơng, truyền hình truyền thơng CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH DI ĐỘN 2.1 Giới thiệu chun Cùng với phát triển công nghệ thông tin phát tri ển c công nghệ viễn thơng nói chung cơng nghệ truyền hình nói riêng Các ứng dụng thu truyền hình di động trở thành xu hướng rõ rệt cho q trình phát triển cơng nghệ truyền hình đ ại, đ ặc bi ệt khả cá nhân hóa nội dung mà người sử dụng muốn th ưởng thức khả tương tác trực tiếp khán giả chương trình khán giả người làm chương trình Hiện nay, nhu c ầu thị trường, giới có nhiều tiêu chuẩn cơng ngh ệ truy ền hình di động khác nghiên cứu, phát triển ứng dụng Nh ưng t ựu trung lại, phân làm hai loại sau  Truyền hình di động dựa sóng thơng tin di động  Truyền hình di động dựa sóng truyền hình Dịch vụ Truyền hình di động dựa sóng thơng tin di động số quốc gia áp dụng Nhật Bản, Hàn Quốc Tuy nhiên, loại hình vướng phải nhiều hạn chế lớn chi phí cao, thêm vào khả nghẽn mạng thường xuyên xảy luồng liệu truyền hình phụ thuộc trực tiếp vào hạ tầng mạng viễn thơng Ở Việt Nam, có Sfone cung cấp dịch vụ giá đắt Còn truyền hình di động dựa sóng truyền hình giá thành r ẻ h ơn nhiều kèm theo loạt tiện ích đặc thù.V ới lo ại hình này, giới phát triển đưa vào ứng dụng số tiêu chuẩn khác nh  DMB: Được Hàn Quốc phát triển dựa DAB  ISDB-: Là tiêu chuẩn đưa Nhật  MediaFlo: Tiêu chuẩn phát hình di động Mỹ Qualcomm phát triển  DVB-H: Tiêu chuẩn Châu Âu dựa chuẩn DVB-T 2.2 Các tiêu chuẩn truyền hình di động khác DVB-H sử dụn 2.2.1 Tiêu chuẩn truyền hình di động T-DM DMB mạng quảng bá đa truyền thơng số có khả truyền đồng âm thanh, hình ảnh, liệu cho thiết bị di động DMB s ự m rộng tiêu chuẩn EUREKA 147 chủ yếu dựa mạng phát s ố DAB Cũng giống DVB, DMB có khả truyền qua vệ tinh (SDMB) hay truyền số mặt đất (T-DMB) Như T-DMB kết hợp mạng quảng bá phát số DAB truy ền thông đa ph ương tiện T-DMB cung cấp loại hình dịch vụ liệu khác nhau: thơng tin chương trình, thơng tin sản phẩm, thơng tin giao thơng, nh âm hình ảnh thiết bị di động.Với T-DMB người nghe sóng khơng nghe mà xem chương trình nghe sóng phát số 2.2.1.1 Cấu trúc DM Trong cấu trúc phân lớp DMB, liệu nén, tập h ợp lại, đóng gói, sửa lỗi truyền lên mạng phát số DAB  Lớp vận chuyển: Lớp biểu diễn thuật toán, h ệ thống để truyền liệu từ lớp ứng dụng Các thuật toán, hệ thống thông qua theo tiêu chuẩn DAB để đóng gói dòng vận chuyển MPEG2 với dòng liệu kênh nhỏ Để sửa lỗi phía c lớp vận chuyển cộng thêm mã sửa lỗi RS thuật toán ghép xen  Lớp ứng dụng: Lớp chứa thuật tốn, hệ thống để đóng gói, mã hóa nội dung Như hình vẽ dòng vận chuy ển MPEG-2 TS đ ược s dụng để đóng gói, tập hợp nội dung dựng để vận chuy ển gói d ữ liệu từ gói MPEG4 SL Các gói MPEG-4 SL tập h ợp b ởi dòng thành phần ES liệu MPEG-4 BIFS Hình 21 : Cấu trúc DM 2.2.1.2 Các đặc tính kỹ thuật DMB ( Bảng 2.1 Bảng 2.1: Bảng đặc tính kỹ thuật D Các đặc tính Tần số Độ rộng băng tần Điều chế Truyền dẫn Âm Đa truyền thơng Hình ảnh Âm Dữ liệu Phần trộn Kênh truyền Kỹ thuật VHF (174-216 MHz) 1,536 MHz DQPSK OFDM Musicam (MPEG1, ) MPEG4 AVC (H264) MPEG4 BSAC MPEG4 BIFS MPEG4 SL, MPEG2 TS RS (204, 188) 2.2.2 Tiêu chuẩn truyền hình di động ISDB-T Hệ thống quảng bá tích hợp dịch vụ số mặt đất ISDB-T phát triển Nhật Bản ISDB-T đáp ứng cho thiết bị từ cố định đến thiết bị di động, có chức cho hệ thống quảng bá truyền hình số mặt đất phát số mặt đất Hình 2.2: Hệ thống ISDB-T Hệ thống ISDB-T gọi hệ thống truyền dẫn phân đoạn băng OFDM (BST-OFDM) Băng tần truyền dẫn thiết l ập phân đoạn có dải tần 6/14 MHz Trong hệ thống thơng s ố truy ền dẫn thiết lập cách riêng biệt phân đoạn Các dòng TS tái hợp lại thành dòng đơn TS Các thơng tin cấu hình phân đoạn kênh, thông số truyền dẫn thông tin khác gửi đến thiết bị nhận nhờ sử dụng báo hiệu điều khiển cấu hình truy ền d ẫn (TMCC) Các tham số truyền dẫn bản: ISDB-T có ch ế độ truy ền d ẫn khác ( bảng 2.2) Bảng 2.2: Các tham số truyền dẫn chế độ ISDB-T Thông số truyền dẫn Số phân đoạn OFDM Độ rộng băng tần Khoảng cách Chế độ 13 5,575 MHz 3,968 kHz Chế độ Chế độ 5,573MHz 1,984 kHz 5,572MHz 0,992 kHz sóng Số song mang Hệ thống điều chế Độ dài ký hiệu Độ dài khoảng bảo 1405 2809 5617 QPSK, 16QAM, 64QAM, DQPSK 252 s 504 s 1,008ms 1/4 , 1/8 , 1/16 , 1/32 vệ Mã nội Mã ngoại Tốc độ bit thông tin Cấu trúc phân cấp Mã chập 1/2 , 2/3 , 3/4 , 5/6 , 7/8 RS (204, 188) 3,65Mb/s – 23,23 Mb/s Tối đa mức - Cấu hình mã hóa kênh: Tập hợp dòng TS khác từ tập hợp MPEG2 thành dòng dòng đơn TS Dòng TS chia thành gói có kích thước 188 byte Các byte chẵn lẻ mã RS chèn vào gói mã ngoại Trong trường hợp truyền dẫn phân cấp dòng truyền phân thành gói tùy theo thơng tin ch ương trình đầu vào mà có tối đa hệ thống xử lý song song Phần xử lý song ... truy ền hình di động khác nghiên cứu, phát triển ứng dụng Nh ưng t ựu trung lại, phân làm hai loại sau  Truyền hình di động dựa sóng thơng tin di động  Truyền hình di động dựa sóng truyền hình. .. thơng, truyền hình truyền thơng CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH DI ĐỘN 2.1 Giới thiệu chun Cùng với phát triển công nghệ thông tin phát tri ển c công nghệ viễn thơng nói chung cơng nghệ truyền hình. .. tiêu chuẩn truyền hình di động khác DVB-H sử dụn 2.2.1 Tiêu chuẩn truyền hình di động T-DM DMB mạng quảng bá đa truyền thông số có khả truyền đồng âm thanh, hình ảnh, liệu cho thiết bị di động DMB