2.3.1.1 Giới thiệu
Xột trờn gúc độ tiến bộ về cụng nghệ và những đũi hỏi mang tớnh thương mại, dự ỏn DVB (Digital Video Broadcasting – phỏt súng video số quảng bỏ) bắt đầu hoạt động vào những năm 1993, để hài hũa về mặt chiến lược cho việc giới thiệu truyền hỡnh sốở chõu Âu qua vệ tinh, cỏp và cỏc trạm mặt đất. Hiện nay hơn 200 tổ chức đang hợp tỏc trong dự ỏn về truyền hỡnh số. Cỏc hệ thống truyền hỡnh của dự ỏn DVB được xõy dựng trờn cơ sở hướng vào thị trường và đó rừ ràng đỏp ứng được cỏc đũi hỏi của bộ phận phỏt súng, bộ phận cung cấp chương trỡnh, điều hành mạng và cụng nghiệp điện tử dõn dụng.
Dự ỏn DVB xõy dựng nhiều tiờu chuẩn khỏc nhau:
• DVB-S: Tiờu chuẩn phỏt súng truyền hỡnh số qua vệ tinh.
• DVB-C: Tiờu chuẩn truyền tải tớn hiệu số bằng cỏp, tương thớch với DVB-S. • DVB-T: Tiờu chuẩn phỏt súng truyền hỡnh số mặt đất cho cỏc kờnh cú dải phổ (7ữ8)MHz.
2.3.1.2 Đặc điểm của cỏc hệ thống DVB
a) Đặc điểm chung
Cỏc dịch vụ chớnh và cỏc yờu cầu thương mại với tất cả cỏc hệ thống DVB là:
• Giỏ thành hạ của cỏc bộ giải mó tớch hợp phớa thu và sự giống nhau giữa cỏc hệ thống phụ.
• Đa chương trỡnh (video, õm nhạc, số liệu) trong một bộ ghộp kờnh số linh hoạt.
Đề xuất lựa chọn hệ thống truyền dẫn tớn hiệu truyền hỡnh số qua vệ tinh cho VNPT
- 49 -
• Sự phỏt triển tương thớch trong tương lai với cỏc hỡnh ảnh cú độ phõn giải cao (từ SDTV tới EDTV và HDTV). • Tớnh nhạy cảm thấp với mộo giữa cỏc kờnh và tỉ lệ BER khụng đỏng kể. • Cú khả năng hoạt động trong mạng đơn tần số (SFN) tức là phạm vi phủ súng rộng. b) Đặc điểm kỹ thuật Hỡnh 2.8 chỉ ra sơ đồ khối cơ bản của cỏc hệ thống DVB, nú cú cỏc đặc điểm sau: Hỡnh 2.8: Sơđồ khối cơ bản của cỏc hệ thống DVB. • Mó húa hỡnh ảnh, õm thanh và ghộp kờnh: Cỏc hệ thống DVB dựa trờn mó húa hỡnh ảnh và õm thanh theo tiờu chuẩn MPEG-2, giải thuật MP@ML (Main profile@Main level) được lựa chọn, hoạt động ở tốc độ 15Mbit/s. Bắt đầu từ tớn hiệu video nguồn 4:2:2, chất lượng hỡnh ảnh tương đương với hệ PAL (vớ dụ truyền hỡnh độ phõn giải tiờu chuẩn SDTV) đạt tốc độ khoảng 6Mbit/s. Tương lai sẽ chấp nhận tiờu chuẩn MPEG-2 khỏc cho phộp phỏt triển tương hợp với HDTV. Mó húa tiếng với tốc độ bit vào khoảng từ 23Kbit/s tới 384Kbit/s, tốc độ bit điển hỡnh để đạt được một chương trỡnh stereo chất lượng cao xấp xỉ 192Kbit/s.
Video M Thiết bị t−ơng thích MUX & Phân tán năng l−ợng Mã ra RS (204, 188) Chèn dữ liệu ngoài (I=12) Audio Data SI Mã vòng xoắn trong Chèn dữ liệu trong Điều chế Mã nguồn ghép kênh MPEG-TS (Các hệ thống phụ chung)
Bộ t−ơng thích đầu tra (Các hệ thống phụ chung)
Bộ t−ơng thích kênh (Tối −u hoá cho các kênh
xác định)
Antena phát
Đề xuất lựa chọn hệ thống truyền dẫn tớn hiệu truyền hỡnh số qua vệ tinh cho VNPT
- 50 -
Cỏc hệ thống DVB dựng cỏc bộ ghộp kờnh truyền tải linh hoạt của MPEG cho phộp trộn trong một kờnh truyền duy nhất một số lớn cỏc dịch vụ video, audio và dữ liệu. Cỏc gúi MPEG truyền đi cú độ dài 188 bytes và được phõn cỏch bởi byte đồng bộ. Dung lượng phụ phải kểđến phần Overhead, thụng tin dịch vụ SI (Service Information), điều kiện truy nhập CA (Conditional Access), cỏc dịch vụ dữ liệu khỏc (Teletex, Multi-media).
• Bộ tương thớch đầu ra cho việc chống lỗi: Khụng cú bộ phận chống lỗi trong cỏc gúi MPEG, do đú cần một cơ cấu sửa lỗi phức tạp, tạo cỏc lỗi ngẫu nhiờn trong dũng dữ liệu đưa tới bộ tỏch kờnh.
Bộ tương thớch đầu ra (hỡnh 2.8) với cỏc hệ thống DVB cung cấp cỏc tớn hiệu ngẫu nhiờn và một mức cơ bản cho việc chống lỗi. Cỏc tớn hiệu ngẫu nhiờn được cài vào bộ tạo dạng phổ và nú dựa trờn cơ sở bộ trộn cỏc tớn hiệu giả ngẫu nhiờn nhị phõn PRBS (Pseudo Random Binary Source), đồng bộ cho một khung gồm 8 gúi MPEG-2 phõn tỏch bởi một byte đảo ngược. Cỏc gúi 188 byte đó được ngẫu nhiờn hoỏ được mó hoỏ bởi mó đầu ra Reed-Solomon (204,188). Mó này cộng 16 bytes thờm vào và đưa ra khả năng sửa 8 bytes lỗi ngẫu nhiờn. Với tỉ lệ BER vào khoảng 2.10-4 ở đầu vào (cỏc lỗi độc lập), mó Reed-Solomon cho phộp đạt mục tiờu chất lượng QEF (Quasi-error free, hầu như khụng cú lỗi).
Trong chuỗi mó nhận được bởi cỏc hệ thống DVB-S và DVB-T cỏc lỗi đầu ra của bộ giả mó viterbi phớa đầu thu khụng độc lập một cỏch thống kờ nhưng chỳng được nhúm lại trong cỏc burst mà ởđú sự quỏ tải phớa thu khụng độc lập thống kờ, cỏc burst này lại được nhúm lại thành cỏc cụm burst mà cú thể làm quỏ tải bộ giải mó RS. Để khắc phục vấn đề này, sử dụng kỹ thuật Interleaving tớch chập ngẫu nhiờn hoỏ cỏc byte lỗi trước khi đưa tới bộ sửa lỗi RS, do đú nõng khả năng sửa lỗi lờn 12 lần, bằng cỏch này tất cả cỏc burst lỗi ngắn hơn 761 bit cú thểđược sửa.
• Bộ tương thớch kờnh: Khi sử dụng cỏc hệ thống DVB, người sử dụng cú thể lựa chọn trong từng trường hợp cấu hỡnh truyền tốt nhất theo đặc điểm của cỏc kờnh cú sẵn và cỏc yờu cầu dịch vụ. Lựa chọn một sự trao đổi giữa số chương trỡnh
Đề xuất lựa chọn hệ thống truyền dẫn tớn hiệu truyền hỡnh số qua vệ tinh cho VNPT
- 51 -
và chất lượng cao của hỡnh ảnh và õm thanh, nhưng cựng một thời điểm, phải đảm bảo tỉ lệ % cao với cỏc dịch vụ cú sẵn (vớ dụ 99% thời gian) trong cỏc vựng dịch vụ.
Tớnh mềm dẻo bờn trong của bộ tương thớch kờnh DVB cho phộp khai thỏc một cỏch hiệu quả dải tần RF với cỏc phương tiện khỏc nhau bằng việc sử dụng tốc độ symbol cao nhất (vớ dụ sự chiếm phổ tần). Thực tế cỏc hệ thống DVB-S và DVB-T hoàn toàn mềm dẻo trong việc chọn tốc độ symbol.
Cỏc bộ tương thớch kờnh cung cấp mó vũng xoắn trong với bộ giải mó Viterbi quyết định bằng phần mềm (trừ hệ thống DVB-C), vũng xoắn trong (chỉ riờng cho hệ thống DVB-T) và bộ phận điều chế. Mó trong cú độ dài khụng đổi là 7 (64 trạng thỏi lưới) và tốc độ ηc cú thể chọn trong 5 giỏ trị 1/2, 2/3, 3/4, 5/6 và 7/8 để đạt được dung lượng bit yờu cầu và để thuận tiện cho việc chống tạp õm và chống nhiễu.
2.3.1.3 DVB-S
Đối với hệ thống DVB-S: Một kờnh vệ tinh tương phản với một kờnh trạm mặt đất hay cỏp thường là phi tuyến, băng rộng, cụng suất hạn chế. Tớnh phi tuyến là do đặc tuyến pha, biờn độ của bộ khuếch đại Onboard mà gần đõy đó hướng sang làm việc ở khu vực bóo hoà nhằm đạt được hiệu quả cụng suất phỏt lớn nhất. Để vận hành với bộ khuếch đại bóo hoà như vậy phải chọn phương phỏp điều chế hỡnh bao hầu như khụng đổi, vớ dụ QPSK với đặc tuyến cos nõng và cuộn xuống 35%.
Hỡnh 2.9 miờu tả cấu trỳc mó hoỏ kờnh DVB-S. DVB-S là một hệ thống đơn súng mang (Single Carrier). DVB-S được miờu tả một cỏch đơn giản bằng hỡnh ảnh "củ hành". Tõm củ hành là dữ liệu cần được truyền đi. Bao bọc tõm củ hành là một loạt cỏc lớp bảo vệ để dữ liệu truyền đi ớt cú sai nhầm. Video, audio và cỏc loại dữ liệu khỏc được truyền dưới dạng cỏc gúi dữ liệu cú độ dài cố định của dũng truyền tải MPEG-2. QPSK Chèn mã Viterbi Phân bố năng l−ợng Reed-Solomon Hỡnh 2.9: Tiờu chuẩn DVB-S.
Đề xuất lựa chọn hệ thống truyền dẫn tớn hiệu truyền hỡnh số qua vệ tinh cho VNPT
- 52 -
Tiếp theo đú là cỏc bước xử lý. Bước xử lý đầu tiờn là tạo dũng dữ liệu thành một cấu trỳc thụng dụng với việc cài thờm cỏc bytes tớn hiệu đồng bộ. Bước tiếp theo được thực hiện bằng việc ngẫu nhiờn hoỏ dũng dữ liệu. Mó sửa sai Reed- Solomon được cộng vào mỗi gúi dữ liệu. Mó này cũn được gọi là "mó ngoài" và nú giống nhau với mọi hệ thống. Chốn dữ liệu được thực hiện với từng gúi dữ liệu.
Mó cuốn viterbi là mó sửa sai thứ hai của hệ thống, mó này được gọi là "mó trong". Ở bước cuối cựng tớn hiệu được điều chế bằng phương phỏp khoỏ dịch pha vuụng gúc QPSK. Kớch thước của "củ hành" và bề dày lớp vỏ bọc (mó sửa sai thứ hai) là hai thụng số cú thểđược điều chỉnh cho phự hợp với điều kiện thực tế của hệ thống. Một bộ phỏt đỏp cú bề rộng dải phổ 36MHz cú thể truyền tải một dũng dữ liệu cú ớch với tốc độ 39 Mbit/s và mó sửa sai viterbi tỉ lệ 3/4.
2.3.2 Chuẩn ISDB ( Intergrated Services Digital Broadcasting)9
2.3.2.1 Giới thiệu
Trước xu thế phỏt triển hướng tới một mụi trường thụng tin đa phương tiện (multimedia) kết hợp với những tiến bộ vượt bậc về cụng nghệ trong cỏc lĩnh vực điện tử, tin học, viễn thụng trong những năm gần đõy, tổ chức AIRB – Association of Radio Industries and Business (Hiệp hội cỏc nhà Thương mại và Cụng nghiệp vụ tuyến Nhật Bản), trờn cơ sở những nghiờn cứu của tập đoàn NHK (Nippon Broadcasting Corporation), đó xõy dựng một bộ tiờu chuẩn cho cỏc phương thức phỏt quảng bỏ đa dịch vụ - ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting). Bộ tiờu chuẩn này cú cỏc thành phần cơ bản giống nhau và được sử dụng linh hoạt cho nhiều phương thức quảng bỏ khỏc nhau như phỏt số qua vệ tinh (ISDB-S); phỏt số qua cỏp (ISDB-C); phỏt số mặt đất (Wide band ISDB-T) và phỏt thanh số mặt đất (Narrow band ISDB-T). Hỡnh 2.10 miờu tả hệ thống ISDB với cỏc phương thức phỏt súng khỏc nhau.
9Đài Tiếng núi Việt Nam (2005), Đề tài “Nghiờn cứu và ứng dụng cụng nghệ phỏt thanh số tại Việt Nam”, tr. 3.
Đề xuất lựa chọn hệ thống truyền dẫn tớn hiệu truyền hỡnh số qua vệ tinh cho VNPT
- 53 -
Hỡnh 2.10: Cỏc hệ thống ISDB.
Năm 1997, một tổ chức với tờn gọi Digital Broadcasting Experts Group (DiBEG) bao gồm cỏc viện nghiờn cứu, cỏc hóng phỏt thanh truyền hỡnh, cỏc nhà sản xuất thiết bị nổi tiếng của Nhật bản như AIRB (Association of Radio Industries and Business), NHK, ASAHI, NEC, TOSHIBA, SONY, PANASONIC … đó được thành lập nhằm quảng bỏ và phỏt triển tiờu chuẩn ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting) trờn phạm vi toàn thế giới.
2.3.2.2 ISDB-S10
Nhật Bản bắt đầu phỏt thanh truyền hỡnh kỹ thuật số sử dụng chuẩn DVB-S bởi PerfecTV vào thỏng 10/1996 và Direc TV thỏng 12/1997 bằng vệ tinh truyền thụng. Tuy nhiờn, DVB-S đó khụng đỏp ứng cỏc yờu cầu của phỏt thanh và truyền hỡnh Nhật Bản như NHK, đài phỏt thanh truyền hỡnh thương mại chủ chốt như Truyền hỡnh Nippon, TBS, Truyền hỡnh Fuji, tv Asahi, TV Tokyo, và WOWOW. Do đú, ARIB phỏt triển tiờu chuẩn ISDB-S, với những yờu cầu mà cú thể đỏp ứng
10http://www.dibeg.org/news/news-5/news-e5.htm#dn068e, truy nhập cuối cựng ngày 10/09/2010. http://www.dibeg.org/techp/feature/features_of_isdb-t.htm, truy nhập cuối cựng ngày 10/09/2010.
Đề xuất lựa chọn hệ thống truyền dẫn tớn hiệu truyền hỡnh số qua vệ tinh cho VNPT
- 54 -
cho HDTV, và cỏc dịch vụ tương tỏc, truy cập mạng và tăng thờm hiệu quả sử dụng tần số, và cỏc yờu cầu kỹ thuật khỏc. Tiờu chuẩn DVB-S cho phộp việc truyền tải một dũng dữ liệu khoảng 34Mbit/s với một bộ phỏt đỏp vệ tinh, cú nghĩa là cỏc bộ phỏt đỏp cú thể gửi một kờnh HDTV. Thật khụng may, cỏc vệ tinh phỏt thanh truyền hỡnh NHK chỉ cú bốn bộ phỏt đỏp trống, nờn mới dẫn dến việc ARIB và NHK phỏt triển ISDB-S: một tiờu chuẩn mới cú thể truyền ở 51Mbit/s với một bộ phỏt đỏp duy nhất, cú nghĩa là ISDB-S cú hiệu quả hơn DVB-S 1,5 lần và một bộ phỏt đỏp cú thể truyền hai kờnh HDTV, cựng với õm thanh độc lập và dữ liệu. Truyền hỡnh kỹ thuật số vệ tinh chuẩn ISDB-S được bắt đầu bởi NHK cựng với một số đài phỏt thanh truyền hỡnh thương mại khỏc vào ngày 01/12/2000. Ngày nay, SKY PerfecTV!, người kế nhiệm của Skyport TV và Sky D, CS , Platone, EP, Direc TV, J Sky B, và PerfecTV! đang sử dụng chuẩn ISDB-S cho hệ thống của mỡnh, đuợc phỏt trờn vệ tinh 110 độĐụng.
Hệ thống này cú thể truyền dẫn cỏc chương trỡnh truyền hỡnh, õm thanh hoặc dữ liệu tổng hợp. ISDB-S sử dụng tiờu chuẩn mó hoỏ MPEG-2 trong quỏ trỡnh nộn và ghộp kờnh. Video, audio và cỏc loại dữ liệu khỏc được truyền dưới dạng cỏc gúi dữ liệu cú độ dài cố định của dũng truyền tải MPEG-2. Hệ thống sử dụng phương phỏp điều chế TC-8PSK, QPSK, hoặc BPSK.
2.3.3 Chuẩn ATSC ( Advanced Television System Committee )11
Khỏc với khu vực chõu Âu đưa ra tiờu chuẩn truyền hỡnh số là DVB thỡ chõu Mỹ dựng tiờu chuẩn truyền hỡnh kĩ thuật số ATSC. ATSC hay Uỷ ban hệ thống truyền hỡnh tiờn tiến được thành lập năm 1982 là một tổ chức quốc tế phi lợi nhuận chuyờn đưa ra cỏc chuẩn hoỏ cho truyền hỡnh số. Cỏc thành viờn của ATSC đại diện cho nhà cung cấp dịch vụ truyền hỡnh, thiết bị, mạng cỏp, vệ tinh.... Hiện nay tiờu
11http://www.atsc.org/cms/standards/a_72_part_1.pdf, truy nhập cuối cựng ngày 12/09/2010.
Đề xuất lựa chọn hệ thống truyền dẫn tớn hiệu truyền hỡnh số qua vệ tinh cho VNPT
- 55 -
chuẩn truyền hỡnh số của Mỹ chủ yếu được chấp nhận ở Chõu Mỹ và một số nước khỏc như Hàn Quốc ...
Hệ thống ATSC (được sử dụng ở Mỹ) cú cấu trỳc dạng lớp, tương thớch với mụ hỡnh OSI 7 lớp của cỏc mạng dữ liệu. Mỗi lớp ATSC cú thể tương thớch với cỏc ứng dụng khỏc cựng lớp. ATSC sử dụng dạng thức gúi MPEG-2 cho video. Cỏc đơn vị dữ liệu cú độ dài cố định phự hợp với sửa lỗi, ghộp dũng chương trỡnh, chuyển mạch, đồng bộ, nõng cao tớnh linh hoạt và tương thớch với dạng thức ATM.
Tốc độ bớt truyền tải 18,3Mbit/s cấp cho một kờnh đơn HDTV hoặc một kờnh truyền hỡnh chuẩn đa chương trỡnh. Chuẩn ATSC cung cấp cho cả hai mức: truyền hỡnh phõn giải cao (HDTV) và truyền hỡnh tiờu chuẩn (SDTV). Đặc tớnh truyền tải và nộn dữ liệu của ATSC là theo MPEG-2.
Tiờu chuẩn truyền hỡnh số vệ tinh ATSC chỉ được sử dụng trong cỏc mạng truyền hỡnh. Rất ớt trạm Teleport của Mỹ hỗ trợ chuẩn truyền dẫn số vệ tinh ATSC, nhưng cỏc trạm này đang được cải tiến. Cỏc hệ thống truyền dẫn số vệ tinh ATSC khụng được sử dụng cho cỏc hệ thống truyền hỡnh số trực tiếp qua vệ tinh, ở Bắc Mỹ sử dụng chuẩn DVB-S hoặc là hệ thống độc quyền như DSS hay DigiCipher 2.
2.4 Tỡnh hỡnh phỏt triển truyền hỡnh số vệ tinh trờn thế giới và ở Việt Nam 2.4.1 Tỡnh hỡnh phỏt triển truyền hỡnh số vệ tinh trờn thế giới12 2.4.1 Tỡnh hỡnh phỏt triển truyền hỡnh số vệ tinh trờn thế giới12
Hiện nay truyền hỡnh số vệ tinh đó được triển khai ở hầu hết cỏc nước trờn thế giới. Mỹ, Chõu Âu và Nhật Bản là những khu vực tiờn phong trong lĩnh vực truyền hỡnh số vệ tinh. Những tổ chức chuẩn hoỏ của 3 khu vực này xuất bản những chuẩn DTV với độ rộng kờnh, kiểu truyền dẫn thớch hợp cho từng khu vực, phương thức điều chế sử dụng. Bảng 2.1 là một số mốc thời gian quan trọng về sự phỏt triển của truyền hỡnh.
12Bộ Thụng tin và truyền thụng (2007), Đề tài “Xõy dựng bộ tiờu chuẩn kỹ thuật và phương phỏp đo đỏnh giỏ tớn hiệu truyền hỡnh số quảng bỏ mặt đất”, tr. 4-5.
Đề xuất lựa chọn hệ thống truyền dẫn tớn hiệu truyền hỡnh số qua vệ tinh cho VNPT
- 56 -
Bảng 2.1: Một số mốc thời gian về sự phỏt triển của truyền hỡnh
(Nguồn: Bộ Thụng tin và truyền thụng, 2007).
Ta cú thểđỏnh giỏ được phần trăm số nước lựa chọn tiờu chuẩn như sau: