Do địa bàn nhiều tỉnh trong cả nước là tương đối phức tạp, nên việc chương trình truyền hình của tỉnh chỉ phủ sóng được khu vực trung tâm tỉnh mà không phủ sóng đến được các huyện trong tỉnh. Để tiếp sóng các chương trình của tỉnh các Đài huyện sẽ nhận tín hiệu bằng phương thức thủ công như vận chuyển băng, đĩa, như vậy chương trình truyền hình sẽ bị chậm so với trung tâm tỉnh. Hiện nay mạng phát hình số tại các tỉnh đang được quan tâm, với nhiệm vụ phủ sóng đồng thời nội dung chương trình địa phương tới mọi người dân trong tỉnh. Có nhiều phương án kỹ thuật
34
để thực hiện công việc này như: cáp quang, vi ba và gần đây là truyền qua vệ tinh Vinasat. Tuy nhiên phương án dùng các máy phát số công suất nhỏ làm mạng truyền dẫn tín hiệu truyền hình địa phương đang có những ưu điểm như: triển khai nhanh, giá thành rẻ, việc xin tần số thuận tiện (do dùng tần số trong cùng dải tần số của truyền hình), hơn nữa việc sử dụng phương án truyền dẫn này là bước đầu làm quen của cán bộ kỹ thuật các Đài, bước chuẩn bị cho việc chuyển đổi sang số theo lộ trình đã dược phê duyệt của chính phủ.
Hình 2.1. Sơ đồ khối truyềndẫn tín hiệu Truyền hình Địa phương 2.2 Mạng phát hình số của Đài Truyền hình Việt Nam
Đài THVN là Đài quốc gia, có hệ thống phát sóng lớn nhất cả nước: • Hệ thống máy phát tương tự: • TỔNG SỐ: 122 MÁY • Mạng máy phát VTV1: 46máy • Mạng máy phát VTV2: 26 máy • Mạng máy phát:VTV3: 40 máy • Mạng máy phát VTV6: 10 máy
35
• Hệ thống máy phát số mặt đất DVB-T2 :Tháng 9/2012: đã phát sóng số tại Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh, ngày 7 tháng 9 năm 2013 Đài truyền hình Việt Nam đã chính thức phủ sóng DVB-T2 tại Đà Nẵng, dự kiến đầu năm 2014 sẽ triển khai phát sóng tại Hải Phòng, Cần Thơ để hoàn thành kế hoạch triển khai số nhóm I tại năm tỉnh thành phố trực thuộc Trung ương. Sau đó, VTV sẽ triển khai dến đồng bằng Bắc bộ, đồng bằng Nam bộ và nhiều tỉnh thành trong cả nướcđể tiến tới số hóa toàn quốc vào năm 2020.
• Giảng đồ phủ sóng máy phát số DVB-T2 của truyền hình Việt Nam đã triển khai tại Hà Nội
(mic.gov.vn/shth/ttvps/vtv/Trang/Bảnđồphủsóng.aspx)
Hình 2.2: Vùng phủ sóng TH số tại Hà Nội
• Giảng đồ phủ sóng máy phát số DVB-T2 của truyền hình Việt Nam đã triển khai tại Thành Phố Hồ Chí Minh.
36
(mic.gov.vn/shth/ttvps/vtv/Trang/Bảnđồphủsóng.aspx)
Hình 2.3: Vùng phủ sóng TH số tại TP. Hồ Chí Minh
* Hệ thống truyền hình cáp, DTH, internet
Cáp: Công ty VCTV, SCTV: Đang phát số xen kẽ tương tự
DTH: Công ty VSTV: Phát số 100%. Ngoài ra còn có một số kênh truyền hình qua mạng internet. Xây dựng mạng đa tần phát sóng truyền hình số mặt đất để đẩy nhanh quá trình chuyển đổi công nghệ truyền hình số.
Đến năm 2015: phủ sóng truyền hình số mặt đất đến 64% dân cư. Đến năm 2018: phủ sóng truyền hình số mặt đất đến 74% dân cư. Đến năm 2019: phủ sóng truyền hình số mặt đất đến 80 % dân cư.
Từ năm 2016: cùng với mạng đa tần, từng bước xây dựng mạng đơn tần để phát sóng lâu dài.
Đài THVN hiện nay đã tiến hành xong các bước thử nghiệm kỹ thuật nhưng chưa triển khai mạng truyền hình kỹ thuật số trên diện rộng.
37
2.3 Mạng phát hình số VTC
Hiện nay mạng truyền hình số DVB-T của VTC là mạng truyền hình số lớn nhất tại Việt Nam với diện phủ sóng hầu hết các trung tâm lớn trong cả nước.
Từ năm 2000 VTC đã tiến hành thử nghiệm phát DVB-T tại 65 Lạc Trung – Hà Nội với 4 chương trình trên một kênh phát sóng (kênh 26 UHF) công suất 400W số. Kết quả thu được là hết sức khả quan, với 04 bộ nén MPEG2 tĩnh cho 04 chương trình, sau đó được cộng thành một dòng TS đưa vào máy phát số. Chất lượng tín hiệu thu được (Sử dụng Set Top Box) là rất tốt, không bị hiện tượng nhiễu và bóng ma như trong truyền hình tương tự.
Hình 2.4. Sơ đồ khối máy phát số thử nghiệm đầu tiên tại VTC
Với kết quả thu được là đáng khích lệ VTC tiếp tục nâng cao công suất máy phát kênh 26 lên 2KW số để mở rộng vùng phủ sóng. Với thành công bước đầu được khán giả đón nhận, VTC tiếp tục nâng cao công suất lên 5KW số và phát thêm 01 kênh sóng mới là kênh 34 UHF, 5KW số. Lúc này số lượng chương trình cũng bắt đầu được nâng lên thành 6 chương trình trên một kênh sóng. Hệ thống máy phát mới với công suất 5KW số kênh 26 UHF và 34 UHF được sử dụng công nghệ IOT (Inductive Output Tubes) và được làm mát bằng chất lỏng (Liquid Cooled).
38
Vùng phủ sóng đã dần được mở rộng ra ngoài phạm vi Hà Nội. Tại các vùng lân cận như Thị xã Sơn Tây, Thái Nguyên, Hải Phòng, Thái Bình .... một số điểm với độ cao tốt và không bị che chắn đã có thể thu được sóng truyền hình số.
Để phủ sóng tốt hơn VTC đầu tư hệ thống máy thu và phát lại tại các vùng này. Mạng phát hình số đầu tiên tại Việt Nam bắt đầu hình thành.
Cũng trong giai đoạn này VTC đã phối hợp cùng Đài PTTH Bình Dương đầu tư xây dựng 01 trạm phát trung tâm tại Đài PTTH Bình Dương và thu phát lại tại Tiền Giang.
2.3.1 Mạng phát hình số VTC giai đoạn 1 (2001- 2004)
39 Đầu thu số DVB-T Điều chế số DVB-T KĐ kích và KĐcông suất, bộ lọc16MHz Máy phát Analog (kênh32) đang khai thác Bộ cộng kênh Điều chế số DVB-T Đầu thu số DVB-T
Hình 2.6. Mô hình máy phát số DVB-T cộng với máy phát hình analog kênh 32 tại Thái Nguyên
Anten K26 RF kênh 29 RF kênh 30 RF Anten Phát RF kênh 32 analog K34 RF kªnh sè Đầu thu số Nén MPEG-2 Bộ tách ghép Điều chế số Máy tính và phần mềm
điều khiển HUB
Khuếch đại và lọc dải thông 16MHz Máy phát hình analog đang khai thác Điều chế số Đầu thu số DVB-T Bộ cộng Combiner
Hình 2.7. Mô hình sử dụng hai bộ điều chế số DVB-T và có thêm hệ thống
tách ghép chương trình trình địa phương.
LVDS Anten thu ASI-1 ASI-3 RF kênh số n+1 ASI-2 RF kênh số n vàn1 RF analog Anten phát RF kênh số n
40
Trong giai đoạn này mạng truyền hình số VTC được triển khai theo nguyên tắc thu và phát lại. Tại các điểm thu và phát lại được chọn như Thái Nguyên, Hải Phòng, Thái Bình nhờ khả năng sửa lỗi của tín hiệu số mà chất lượng tín hiệu phát ra có thể coi như tương đương tín hiệu phát ra tại Hà Nội. Cũng trong giai đoạn này Quảng Ninh thu sóng từ Hải Phòng và cũng tiến hành phát sóng kỹ thuật số.
Ưu điểm của phương án này là khả năng triển khai nhanh, giá thành hạ. Tuy nhiên độ ổn định của tín hiệu là không cao. Mặc dù đã tiến hành nhiều biện pháp khắc phục như tận dụng các điểm cao ít bị che chắn, sử dụng các bộ khuếch đại tín hiệu thu chất lượng cao, sử dụng nhiều anten để thu phân tập...nhưng do điều kiện địa hình và thời tiết phức tạp nên việc tín hiệu thu không ổn định vẫn diễn ra thường xuyên.
Với nhu cầu mở rộng vùng phủ sóng và ngày càng nâng cao chất lượng tín hiệu thì không thể sử dụng phương án thu phát lại như trên. Cuối năm 2004, VTC tiến hành thuê kênh truyền dẫn STM1 để truyền tín hiệu đi khắp các tỉnh trong cả nước. Mạng phát hình số giai đoạn 2005- 2008 được hình thành với phương thức truyền dẫn tín hiệu từ Hà Nội đi các tỉnh qua mạng viễn thông VTN.
2.3.2 Mạng phát hình số VTC giai đoạn 2 (2005-2008)
Giai đoạn này VTC thuê kênh truyền STM1 của VTN để truyền dòng tín hiệu đến tất cả các điểm thu trên toàn quốc. Tín hiệu video và audio sau khi được nén và ghép thành 02 luồng số liệu ASI1 và ASI 2 tại 65 Lạc Trung Hà Nội sẽ được ghép và truyền quang lên Trung tâm VTN tại Láng Hạ. Tại đây 02 dòng ASI được tách ra và lại được ghép và truyền tải trên luồng STM1 của VTN.
Tại mỗi điểm thu tín 02 dòng tín hiệu ASI được tách để truyền đến các máy phát (Truyền trực tiếp hoặc truyền qua hệ thống cáp quang). Phần tín hiệu gốc từ 65 Lạc Trung Hà Nội vẫn được truyền tới các điểm tách ghép ASI tiếp theo.
Với phương thức này việc truyền dẫn tín hiệu của VTC đã đến được tất cả các tỉnh trong cả nước (tất cả các nơi có mạng VTN đi qua).
41
Hình 2.8. Sơ đồ khối mạng phát hình số VTC giai đoạn 2005-2008
2.3.3 Mạng phát hình số VTC giai đoạn hiện nay (2009-đến nay)
Việc sử dụng mạng VTN có nhiều lợi thế cho việc truyền tín hiệu đến các địa phương trong cả nước. Tuy nhiên do mạng STM1 không truyền đến các huyện thị và vùng sâu, vùng xa nên việc truyền tín hiệu số đến các điểm này với phưng thức truyền cáp quang là vô cùng khó khăn và tốn kém.
Ngày 20/12/2008 VTC đã chính thức phát sóng thử nghiệm hệ thống phát tín hiệu truyền hình qua vệ tinh VINASAT. Với công nghệ DVB-S2 VTC ban đầu đã truyền đồng thời 32 chương trình có độ nét tiêu chuẩn SD và 6 chương trình có độ nét cao HD tới mọi miền của tổ quốc.
Song song với việc phủ sóng qua vệ tinh đồng thời cả SD và HD, VTC vẫn tiếp tục mở rộng vùng phủ sóng mặt đất DVB-T.
Hiện nay mạng phát hình DVB-T của VTC đã phủ sóng hầu hết các tỉnh trong cả nước.
42
Hình 2.9. Sơ đồ khối mạng phát hình số VTC truyền dẫn qua Vệ tinh
2.4 Mạng phát hình Công ty AVG (An Viên Group).
Tại Việt Nam Công ty AVG (An Viên Group) đã được cấp phép phát sóng truyền hình số mặt đất. Mạng được xây dựng dựa trên kỹ thuật mạng đơn tần SFN (Single Frequency Network). Nói về truyền hình kỹ thuật số mặt đất DTT thì AVG
là đơn vị đầu tiên tại Việt Nam đi tiên phong trong việc áp dụng công nghệ DVB-
T2 (tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số mặt đất thế hệ thứ 2) với mạng đơn tần SFN.
Với tiêu chuẩn này thì chất lượng hình ảnh được cải thiện hơn đồng thời tiết kiệm
tài nguyên tần số cho quốc gia vì một tần số mang được nhiều kênh chương trình
hơn DVB-T.
Tại công ty AVG – Truyền hình kỹ thuật số (DTT) ứng dụng những công nghệ tiên tiến nhất thế giới và đứng đầu châu Á trong việc sử dụng công nghệ truyền hình kỹ thuật số mặt đất thế hệ 2 (DVB-T2). DTT cung cấp hình ảnh và âm thanh trong trẻo, nhiều kênh hơn và thậm chí cả truyền hình chất lượng cao (HD). DTT cho phép nhiều dịch vụ hơn hẳn so với truyền hình phát sóng miễn phí.
43
Truyền hình An Viên là công ty tư nhân đầu tiên ở VN được phép truyền dẫn phát sóng truyền hình và là đơn vị đầu tiên được hiệp hội Phát thanh Truyền hình Châu Á-Thái Bình Dương (ABU) công nhận áp dụng những Công nghệ Truyền hình kỹ thuật số mặt đất thế hệ 2 (DVB-T2), chuẩn nén Video MPEG4, mạng đơn tần SFN.
Hiện tại, AVG đã cung cấp dịch vụ truyền hình kỹ thuật số mặt đất (DTT) tại 15 tỉnh thành phố: Hà Nội, Hải Dương, Vĩnh Phúc, Bắc Ninh, Bắc Giang, Nam Định, Ninh Bình, Thái Bình, Hưng Yên, Hà Nam, Nha Trang, TP. HCM, Bình Dương, Đồng Nai, Long An.
(http://anvientv.net/wp-conten/uploads/2013/06/truyen-hinh-an-vien-mien-nam.png)
Hình 2.10: Bản đồ phủ song DTT tổng thể miền Bắc
44
(http://anvientv.net/wp-conten/uploads/2013/06/truyen-hinh-an-vien-mien-nam.png)
Hình 2.11 Vị trí các trạm phát sóng Truyền hình An Viên tại Miền Nam
Trong phạm vi luận văn tốt nghiệp xin trình bày về kỹ thuật phát sóng mạng đơn tần SFN.
Hệ phát số DVB-T sử dụng ghép đa tần trực giao OFDM có nhiều ưu điểm. Trong đó có một ưu điểm rất nổi trội và quan trọng (hơn hẳn hệ ATSC của Mỹ), đó là cho khả năng thiết lập mạng đơn tần. Mạng đơn tần tiếng Anh gọi là Single Frequency Network-SFN. 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. Mạng đơn tần tuân thủ 3 điều kiện:
45
- Một là, các máy phát cùng một dòng truyền tải TS; - Hai là, phát cùng tần số;
- Ba là, phát “cùng thời điểm”.
Vì vậy, để mạng đơn tần hoạt động hiệu quả cần thực hiện tốt việc thiết lập và hiệu chỉnh đồng bộ giữa các máy phát.
2.4.1 DVB-T trong môi trường bị phản xạ như là “mạng đơn tần tự nhiên”
Phản xạ là hiện tượng chung và phổ biến của truyền sóng điện từ.
Hình 2.12. Thu trong môi trường thực tế
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 ti vi, 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 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 T nào đó. Công thức liên hệ giữa quãng đường với thời gian đi của tia sóng là: D=c.T
(Trong đó D là đoạn đường đi, c là vận tốc ánh sáng 3.108m/s, T là thời gian đi hết đoạn đường D của sóng).
46
Nếu mỗi điểm phản xạ được coi như một máy phát con, thì nhìn tổng thể đã 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 Tbv. Chỉ có khác biệt duy nhất là “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.
2.4.2 Điều kiện để thu tốt trong môi trường có phản xạ
Máy phát DVB-T có một thông số liên quan đến việc chống hiện tượng phản xạ, đó là khoảng thời gian bảo vệ Tbv. Khoảng thời gian bảo vệ Tbv có các giá trị khác nhau theo quy định của DVB (xem bảng 2.1) và người phát sóng có thể lựa chọn một trong các giá trị đó. Bảng nêu khoảng thời gian bảo vệ cho thấy, ở một chế độ phát 8k hoặc 2k, có thể chọn một trong 4 giá trị cho khoảng thời gian bảo vệ. Chế độ phát 8k cho khoảng thời gian bảo vệ lớn gấp 4 lần chế độ 2k (nếu cùng tỷ lệ
Tbv /Tsymbol).
Bảng 2.1:Khoảng thời gian bảo vệ Tbv có giá trị khác nhau theo quy định của DVB
Tbv/Tsymbol Khoảng thời gian bảo vệ Tbv [s]
và chênh lệch về quãng đường đi tương ứng D=c.Tbv Chế độ 8K T(symbol)= 896s Chế độ 2K T(symbol)= 224s 1/4 224s; 67,2km 56s; 16,8km 1/8 112s; 33,6km 28s; 8,4km 1/16 56s; 16,8 km 14s, 4,2km 1/32 28s; 8,4km 7s; 2,1km
Khi chênh lệch thời gian của các tia sóng đến đầu thu không vượt quá khoảng thời gian bảo vệ Tbv, thì máy thu hoàn toàn khắc phục tốt hiện tượng phản xạ. Ứng với các giá trị của khoảng thời gian bảo vệ Tbv là khoảng cách D
(D=c.Tbv). Ở đây, chúng ta hiểu D là khoảng chênh lệch về đường đi (từ nơi phát đến điểm thu) của các tia sóng, chứ không phải khoảng cách giữa các máy phát.
Trong các thành phố lớn, khu đô thị, sóng thường bị phản xạ từ những toà nhà cao tầng rất gần nhau, nên các tia sóng đến máy thu nhanh chậm hơn nhau không nhiều. Vì vậy, với giá trị Tbv lấy là 7s (1/32 Tsymbol như VTC đang phát tại
47
mạng đa tần MFN) cho thấy khá phù hợp với thực tế phát đa tần MFN tại Việt Nam. Thực chất, khoảng thời gian bảo vệ Tbv là khoảng thời gian trống không mang thông tin hữu ích, vì vậy, cùng chế độ phát, Tbv càng lớn, thông tin hữu ích sẽ càng ít, số lượng chương trình sẽ giảm. Nhưng Tbv càng lớn khả năng khắc phục các tia