Tổng quan về công nghệ truyền hình số DVB; thiết lập thông số phát sóng tối ưu của truyền hình số mặt đất DVBTT2 và triển khai hệ thống truyền dẫn, giám sát tín hiệu của đài VTC; giải pháp triển khai ứng dụng dòng thông số dòng truyền tải tín hiệu Transport Stream và ứng dụng ghép kênh Logic LCN cho các hệ thống MUX của mạng truyền hình số mặt đất.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Thiết lập thơng số dịng truyền tải tín hiệu Transport Stream ứng dụng ghép kênh Logic LCN cho hệ thống MUX mạng truyền hình số mặt đất CAO TUẤN VIỆT Ngành: Kỹ thuật viễn thông Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Hoàng Dũng Viện: Điện tử - Viễn thông HÀ NỘI, 8/2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Thiết lập thông số dịng truyền tải tín hiệu Transport Stream ứng dụng ghép kênh Logic LCN cho hệ thống MUX mạng truyền hình số mặt đất CAO TUẤN VIỆT Ngành: Kỹ thuật viễn thông Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Hoàng Dũng Chữ ký GVHD Viện: Điện tử - Viễn thơng HÀ NỘI, 2020 CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn : Cao Tuấn Việt Đề tài luận văn: Thiết lập thông số dịng truyền tải tín hiệu Transport Stream ứng dụng ghép kênh logic LCN cho hệ thống MUX mạng truyền hình số mặt đất Chuyên ngành:Kỹ thuật viễn thông Mã số SV: CB180175 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 24/8/2020 với nội dung sau: - Bổ sung phần kết luận chung cho tồn luận văn - Phần chương trình bày gọn đưa khoảng 30 trang vào phần phụ lục luận văn để dành chỗ cho nhận xét kết luận đánh giá kết ứng dụng đạt Ngày 25 tháng năm 2020 Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tồn thể thầy giáo, giáo Điện tử - Viễn thơng, Phịng Đào tạo - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Hoàng Dũng, người tận tình giúp đỡ tơi q trình nghiên cứu, xây dựng hoàn chỉnh luận văn Do thời gian nghiên cứu có hạn, kinh nghiệm cơng tác chưa nhiều lần thực đề tài khoa học nên khó tránh khỏi thiếu sót, tơi mong tham gia, bổ sung đóng góp ý kiến thầy giáo, cô giáo đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Xin trân trọng cảm ơn./ Hà Nội, ngày tháng Tác giả Cao Tuấn Việt năm 2020 MỤC LỤC MỤC LỤC i LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Giới thiệu cơng nghệ truyền hình số DVB 1.1.1 Tổng quan truyền hình số DVB 1.1.2 Sơ đồ tổng quan hệ thống truyền hình số DVB 1.1.3 Mơ hình cung cấp dịch vụ DVB[22] 1.1.4 Các bảng thông tin DVB-SI (Service Information), PSI (Program Specific Information) 1.1.5 Dịng chương trình dịng truyền tải .11 1.2 Giới thiệu LCN 15 1.2.1 Giới thiệu LCN 15 1.2.2 Sơ đồ tổng quan hệ thống LCN [22] 17 1.3 Giới thiệu công cụ phần mềm điều khiển hệ thống Mux 18 CHƯƠNG THIẾT LẬP THƠNG SỐ PHÁT SĨNG TỐI ƯU CỦA TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT DVB-T/T2 VÀ TRIỂN KHAI HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN, GIÁM SÁT TÍN HIỆU CỦA ĐÀI VTC 20 2.1 Hiện trạng Đài truyền hình kỹ thuật số VTC 20 2.1.1 Hiện trạng mạng truyền hình kỹ thuật số mặt đất DVB-T/T2 20 2.1.2 Tham số điều chế[12] 27 2.2 Cấu hình mạng truyền dẫn tín hiệu truyền hình VTC [10] 30 2.2.1 Công nghệ truyền tải Multicast hạ tầng MPLS VPN 33 2.2.2 Xây dựng hệ thống giám sát tín hiệu đến trạm phát sóng Đài VTC 37 2.3 Xây dựng hệ thống giám sát PRTG [18] 40 2.3.1 Ưu điểm 41 2.3.2 Các tính 41 CHƯƠNG GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG DỊNG THƠNG SỐ DỊNG TRUYỀN TẢI TÍN HIỆU TRANSPORT STREAM VÀ GHÉP KÊNH LOGIC LCN CHO CÁC HỆ THỐNG MUX MẶT ĐẤT CỦA MẠNG TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT 46 i 3.1 Phân tích cấu trúc dịng truyền tải .46 3.1.1 Dòng sở (elementary stream) 46 3.1.2 Dịng sở đóng gói (packetized elementary stream – PES) 48 3.2 Dòng truyền tải (Transport Stream – TS) 60 3.2.1 Khái niệm dòng truyền tải 60 3.2.2 Cấu trúc dòng truyền tải 61 3.2.3 Chuẩn đồng hồ (clock references) 63 3.2.4 Giải mã dòng truyền tải .64 3.2.5 Phân tích cú pháp dòng truyền tải .67 3.3 Bảng thông tin dịch vụ thông tin chương trình PSI/SI 77 3.3.1 Các phương thức báo hiệu mạng truyền hình số VTC .78 3.3.2 Bảng thông tin PSI (MPEG - 2) 81 3.3.3 Bảng thông tin DVB Service information [3] (DVB-SI) .84 3.3.4 Các thông tin thêm đặc tả thêm 90 3.4 Triển khai ứng dụng dịng thơng số dịng truyền tải tín hiệu TRANSPORT STREAM ghép kênh LOGIC LCN cho hệ thống mux mặt đất mạng truyền hình số mặt đất VTC 95 3.4.1 Triển khai ứng dụng 98 3.4.2 Kết luận chương 116 KẾT LUẬN 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO 118 ii DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt B-frame DCT Tiếng Anh Bi-directionally predicted frame Tiếng Việt Khung hình dự đốn chiều Discrete Cosine Transform Phép biến đổi cosine rời rạc DeMultiplexers Giải ghép kênh DVB Digital Video Broadcast Phát sóng kỹ thuật số DVD Digital Video Disk Đĩa video dùng kỹ thuật số ES Elementary Stream Dòng sơ cấp DEMUX Hướng dẫn chương trình tương EPG Electronic Program Guide LCN Logical Channel Number Sắp xếp số kênh chương trình GOP Group of Picture Nhóm ảnh I-frame Intra-frame Frame kiểu Intra HDTV High Definition Television IEC ISO ITU International Electrotechnical Commission International Standards Organization International Telecommunication Union tác Truyền hình số có độ phân giải cao Uỷ ban kỹ thuật điện quốc tế Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế Liên minh viễn thông quốc tế MB Macroblock Macroblock MUX Multiplexers Ghép kênh Moving Picture Experts Nhóm chuyên gia nghiên cứu Group ảnh động National televison System Hội đồng hệ thống TV quốc gia Committee Mỹ Forward prediction frame Frame dự đoán thuận PAL Phase Alternation Line Hệ PAL PAT Program Association Table Bảng hiệp hội chương trình MPEG NTSC P-frame iii PCR PES Presentation Clock Refference Packetized Elementary Stream Tham chiếu thời gian đồng Dịng liệu đóng gói Pixel Picture element Điểm ảnh PID Packet Identifier Định danh gói PST SDTV Program Specific Information Bảng đặc tả chương trình Standard Television Truyền hình số tiêu chuẩn TS Transport Stream Dịng truyền tải TSP Transport Stream Packet Gói truyền tải iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Bản đồ Map giới dự án DVB tính đến năm 2020 Hình 1.2: Lịch sử phát triển 20 năm qua dự án DVB Hình 1.3: Sơ đồ tổng quan hệ thống DVBTx Hình 1.4: Sơ đồ mơ hình cung cấp dịch vụ hệ thống DVB Hình 1.5: Cấu trúc gói liệu 12 Hình 1.6: Cấu trúc gói PES 12 Hình 1.7: Định dạng dịng chương trình dịng truyền tải từ dịng đóng gói PES 13 Hình 1.8: Cấu trúc gói truyền tải (Transport stream packet TS) tiêu chuẩn MPEG 14 Hình 1.9: Định dạng dòng truyền tải MPEG 15 Hình 1.10: Hệ thống thu phát đơn giản 17 Hình 2.1: Sơ đồ tổng thể mạng phát hình số mặt đất VTC 20 Hình 2.2: Sơ đồ mạng truyền dẫn phát sóng DVB-T/T2 truyền dẫn IP Multicast cho nhà mạng 32 Hình 2.3 Tiến trình định tuyến chuyển tiếp multicast VPN 34 Hình 2.4 36 Hình 2.5 Khởi tạo Dữ liệu MDT 37 Hình 2.6 38 Hình 2.7 Mơ hình Manager – Agent 39 Hình 3.1 Hệ thống Mux Tandberg Multiplexer 98 Hình 3.2 Thiết lập thơng số Transportstream Mux Tandberg 98 Hình 3.3 Thiết lập thông số service Mux Tandberg TS2 99 Hình 3.4 Thiết lập thơng số logic channel number Mux Tandberg TS32 99 Hình 3.5 Thiết lập thông số service Mux Tandberg TS3 100 Hình 3.6 Thiết lập thơng số service Mux Tandberg TS3 100 Hình 3.7 Đài VTC sử dụng ứng dụng LCN hạ tầng truyền dẫn 114 Hình 3.8 Cơng Ty AVG sử dụng ứng dụng LCN hạ tầng truyền dẫn 114 Hình 3.9 Cơng Ty RTB chưa sử dụng ứng dụng LCN 115 Hình 3.10 Đài Truyền hình Việt Nam chưa sử dụng LCN 116 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Các giá trị NIT .9 Bảng 1.2: Mối quan hệ bảng 11 Bảng 1.3: Các giá trị PID .14 Bảng 2.1: Thông số điều chế DVB-T 27 Bảng 2.2: Thông số điều chế DVB-T2 27 Bảng 2.3: Tên kênh chương trình phát sóng mạng DVB-T 28 Bảng 2.4: Tên kênh chương trình phát sóng mạng DVB-T2 K31 29 Bảng 2.5: Tên kênh chương trình phát sóng mạng DVB-T2 K30 29 Bảng 3.1 Dòng sở (elementary stream) 46 Bảng 3.2 Cách thức tạo dòng sở .47 Bảng 3.3 Cấu trúc dòng sở .48 Bảng 3.4 Cơ sở đóng gói (packetized elementary stream – PES) .48 Bảng 3.5 Cấu trúc gói PES 49 Bảng 3.6 Nhãn thời gian 49 Bảng 3.7 Sử dụng nhãn thời gian PTS/DTS việc đồng 50 Bảng 3.8 Một số gói PES tạo thành cụm, phần tiêu đề cụm có chứa tham chiếu đồng hồ (Clock reference) 51 Bảng 3.9 Cú pháp gói PES 51 Bảng 3.10 Điều khiển đảo mã PES (PES scrambling control) 52 Bảng 3.11 Điều khiển phương thức kĩ xảo (trick mode control) 53 Bảng 3.12 Nhận dạng mành (Field id) 54 Bảng 3.13 Cắt tần số (Frequency truncation) .54 Bảng 3.14 Cấu trúc chi tiết trường số bit .56 Bảng 3.15 Cấu trúc dòng truyền tải 61 Bảng 3.16 Cấu trúc gói truyền tải .62 Bảng 3.17 Sử dụng tham chiếu đồng hồ chương trình tham chiếu đồng hồ hệ thống (PCR/SCR) để tái tạo đồng hồ giải mã 64 Bảng 3.18 Cấu trúc bảng xác định chương trình PSI 64 Bảng 3.19 phân tích Dịng truyền tải 67 Bảng 3.20 Cấu trúc gói truyền tải .67 Bảng 3.21 Nhận dạng gói (Packet Identification - PID) .68 vi Bước : Từ thư mục NIT ta chọn mục vừa tạo transport-stream-loop để thêm thông tin cho Transport stream ID Original network ID Kích chuột phải vào mục Transport-stream-loop để mở tab mới, ta chọn mục Add Descriptor 105 Bước : Thêm thông tin cho bảng Tag Data Length 83 48 cho bảng hex endior Nhập chuỗi ký tự cho thông tin LCN (*) Ok để hồn tất q trình 106 107 Bước 4: terrestrial delivery system desc Add Descriptor đặc tả theo hexa: (*) chuỗi ký tự cho TS : - Thêm thông tin cho bảng Tag Data Length 83 52 0001fc97 VTC1-151 0002fc98 VTC2-152 0003fc99VTC3-153 0004fc9aVTC4-155 0005fc9b VTC5-155 0006fc9c VTC6-156 0007fc9dVTC7-157 0008fc9e VTC8-158 0009fc9f VTC9-159 000afca0VTC10-160 000bfca1VTC11-161 000cfca2VTC12-162 000dfca3VTC13-163 Chuỗi ký tự cho TS : - Thêm thông tin cho bảng Tag Data Length 83 68 0001fca4VTC14-164 0002fca5VTC16-165 0003fca6SCJ-166 0004fca7 MTV-167 0005fca8 QPVN-168 0006fca9 VGS-169 0007fcaa HN1-170 0008fcab SCTV10-171 000bfcac HN1-172 000cfcad DN9-173 000dfcae VTVHUYNDAI-174 0010fcaf VOVTV175 0011fcb0 QH-174 0009fcfa VOV1-250 000afcfb VOV1-251 Chỉnh sửa hexa đến kênh 799 kênh sử dụng bít Đối với thiết bị Mux PBI Bước 1: Sau Mux lại luồng TS chỉnh sửa thông số PTM, Service ID, PID Video, Audio, bảng thống số mạng phát hình kỹ thuật số mặt đất tiến hành chèn thêm thông tin LCN 108 Bước 2: Vào phần Edit SI Kích vào NIT Actual lên mục bảng NIT, ta chọn Add TS Information 109 Bước 3: Chọn mục TS thư mục NIT Thêm thông tin TS ID Original Network ID Apply Chọn Add LCN 110 Bước : Chọn mục Logical Channel Descriptor Đặt thông tin LCN mục New Đặt thông tin Service ID Logic channel number Apply 111 Đánh giá kết Sau thử nghiệm đầu thu tivi có tính hợp DVB-T DVB-T2 kết sau: Hiển thị đầy đủ danh sách kênh phát sóng Hiển thị thứ tự kênh theo quy hoạc VTC từ 151 đến 262 Những kênh chưa ứng dụng LCN thứ tự kênh nhẩy lên dải từ 800 trở lên 112 Một số hình ảnh ứng dụng LCN Việt Nam : 113 Hình 3.7 Đài VTC sử dụng ứng dụng LCN hạ tầng truyền dẫn Hình 3.8 Cơng Ty AVG sử dụng ứng dụng LCN hạ tầng truyền dẫn 114 Hình 3.9 Cơng Ty RTB chưa sử dụng ứng dụng LCN hạ tầng truyền dẫn 115 Hình 3.10 Đài Truyền hình Việt Nam chưa sử dụng LCN hạ tầng truyền dẫn 3.4.2 Kết luận chương Chương phân tích dịng truyền tải tín hiệu, đưa bảng thơng tin chương trình, bảng thông tin dịch vụ Chương đưa quy trình xử lý thơng tin dịng truyền tải chứa thơng số LCN Từ phân tích nhu cầu cần thiết để triển khai ứng dụng hệ thống xếp kênh truyền tải Đài truyền hình kỹ thuật số VTC 116 KẾT LUẬN “Thiết lập thơng số dịng truyền tải tín hiệu Transprort Stream ứng dụng ghép lênh LCN cho hệ thống Mux mạng truyền hình số mặt đất” – xu hướng tiếp cận với nhu cầu thói quen giải trí đại khán giả yêu cầu cấp bách thiết thực Với LCN, người sử dụng khơng cần phải dị quét lại đầu thu hay phiền hà chương trình trùng lặp gây kênh chương trình thơng tin đường lối sách, chương trình thể thao giải trí hay chương trình phim truyện theo dõi Thay vào đó, xếp kênh chương trình quy hoạch từ đầu riêng cho đơn vị cung cấp dịch vụ phát sóng xếp cách thông minh, giúp khách hàng dễ dàng theo dõi chương trình phát sóng để khơng bỏ lỡ chương trình u thích Để cung cấp dịch vụ này, nhà Đài thường phải đầu tư hệ thống Mux xử lý LCN bao gồm phần cứng phần mềm Các giải pháp chủ yếu biến đổi liệu phát sóng thành dịng TS xuất qua cổng ASI hệ thống phát sóng Trong năm gần lực máy tính chuyển mạch (switch) đủ mạnh để xử lý liệu âm hình ảnh ghép kênh (Multiplexer) chấp nhận dịng TS truyền tải IP khơng thiết phải theo chuẩn ASI Tận dụng tảng đơn giản đồng IP,Nhóm nghiên của Đài VTC tâm xây dựng hệ thống LCN hệ thống Mux sẵn có, đẩy trực tiếp dịng liệu vào ghép kênh mà không cần phần cứng chuyên biệt Trong đề tài đưa đầy đủ phương pháp xử lý tín hiệu luồng TS giải pháp gán LCN cho hệ thống truyền hình số mặt đất nhằm phục vụ nhưu cầu người xem 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://vi.wikipedia.org/wiki/ATSC [2] https://vi.wikipedia.org/wiki/DVB-T [3]https://www.imda.gov.sg/-/media/Imda/Files/Regulation-Licensing-andConsultations/ICT-Standards/Telecommunication-Standards/RadioComms/imda_ts_dvbt2_ird.pdf?la=en [4]https://www.mcmc.gov.my/skmmgovmy/media/General/pdf/SKMM-MTSFBTC-T004-2013_Specification-for-Digital-Terrestrial-Television-BroadcastService-Receiver-100113-(2).pdf [5]DVB document A122, Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2) [6]https://www.etsi.org/deliver/etsi_en/300400_300499/300468/01.03.01_60/en_ 300468v010301p.pdf [7]https://www.researchgate.net/publication/26503988_Overview_of_SDT_and_ EIT_analysis_in_DVB_systems [8]https://toc.123doc.net/document/767474-ghep-kenh-dong-truyen-tai-mpeg2.htm [9]http://www.thuvientailieu.vn/tai-lieu/khoa-luan-phan-tich-dong-truyen-taimpeg-mpeg-transport-stream-20207/ [10]Báo cáo trạng truyền hình kĩ thuật số mặt đất đài truyền hình kĩ thuật số VTC tháng 6/2019 Trung tâm TDPS TH thực [11]Báo cáo trạng truyền dẫn 03 đơn vị cung cấp VTC,SDTV,RTB Trung tâm TDPS TH báo cáo lãnh đạo đài VOV tháng 10/2019 [12]Tài liệu dự án nâng cấp hạ tầng truyền hình số mặt đất DVB chuẩn T lên chuẩn T2 đài VTC thực năm 2017 [13]Báo cáo kĩ thuật dự án triển khai 19 trạm truyền hình số mặt đất đài TH KTS VTC năm 2019 [14]Báo cáo khả thi thực triển khai cấu hình LCN cho 30 trạm trung tâm TDPS TH thực năm 2018 118 [15]Phương án kĩ thuật dự án triển khai 15 trạm phát sóng DVB-T2 khu vực phía Bắc dự án hợp tác Cơng ty SDTV trung tâm TDPS TH thực năm 10/2019 [16]https://www.academia.edu/36149212/ThS37_137_C%C3%B4ng_ngh%E1% BB%87_MPLS_v%C3%A0_%E1%BB%A9ng_d%E1%BB%A5ng_trong_m%E 1%BA%A1ng_IPVPN [17]https://chandat.net/kien-thuc/cong-nghe/network-giao-thuc-snmp-simplenetwork-management-protocol/ [18]https://www.academia.edu/29287586/Ph%E1%BA%A7n_m%E1%BB%81m _qu%E1%BA%A3n_l%C3%BD_m%E1%BA%A1ng_PRTG_Network_Monitor [19]https://text.123doc.net/document/2448416-do-an-truyen-dan-tin-hieu-truyenhinh-so.htm [20]QCVN 63: 2012/BTTTT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia thiết bị thu truyền hình số mặt đất DVB-T2 [21] https://en.wikipedia.org/wiki/ISDB [22] Tài liệu hạ tầng sở truyền hình số mặt đất Đài truyền hình KTS VTC soạn thảo 6/2016 [23] Quy trình vận hành hệ thống NOC CMR 23 Lạc Trung Trung tâm TDPS TH soạn thảo 8/2017 119 ... thơng số dịng truyền tải tín hiệu transport stream ghép kênh Logic LCN cho hệ thống mux mặt đất mạng truyền hình số mặt đất CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Giới thiệu cơng nghệ truyền hình số DVB... VĂN THẠC SĨ Thiết lập thơng số dịng truyền tải tín hiệu Transport Stream ứng dụng ghép kênh Logic LCN cho hệ thống MUX mạng truyền hình số mặt đất CAO TUẤN VIỆT Ngành: Kỹ thuật viễn thông Giảng... nhiên dải kênh dự phịng Vì vậy, luận văn ? ?Thiết lập thơng số dịng truyền tải tín hiệu Transport Steam ứng dụng ghép kênh Logic LCN cho hệ thống MUX mạng truyền hình số mặt đất? ??’ Trung tâm Truyền