Truyền hình di động sử dụng nền tảng công nghệ 3G và 3G+ bao gồm 2 chuẩn, 3G tiến triển từ công nghệ GSM và 3G tiến triển từ công nghệ CDMA. Hiện nay, do các mạng di động trong nước có giấy phép phát triển 3G chủ yếu là công nghệ WCDMA phát triển từ GSM. Vì vậy, nội dung đề tải tập trung vào công nghệ truyền hình di động dựa trên công nghệ 3G của WCDMA và các tiêu chuẩn của công nghệ này.
Trong công nghệ truyền hình di động 3G – WCDMA, mạng cung cấp dịch vụ truyền hình di động bao gồm 02 phương thức phân phối nội dung truyền hình di động tới khách hàng, đó là phát dịch vụ quảng bá và đơn hướng. Các chế độ phát quảng bá và đơn hướng mô tả như trong hình 5.
Chế độ phát quảng bá và đơn hướng
1.5.1 Chế độ phát đơn hướng
Chế độ phát đơn hướng (unicast) được thiết kế để phân phối nội dung qua các kết nối điểm – điểm với các dịch vụ phát video hoặc audio theo yêu cầu của khách hàng. Một kết nối ảo được thiết lập tới người dùng, người dùng lựa chọn các nội dung mà mình mong muốn, hệ thống thực hiện yêu cầu, phương thức này hoạt động giống như phân phối các dịch vụ tương tác khác. Với chế độ phát đơn hướng số người được phục vụ bị hạn chế bởi tài nguyên hệ thống. Tính mở rộng của chế độ đơn hướng là giới hạn, tại cùng một thời điểm chi phí phục vụ cho từng người dùng là rất cao. Truyền hình di động đơn hướng dựa trên công nghệ truyền streaming chuyển mạch gói qua mạng di động 3G (3G PSS) hay còn gọi là công nghệ quảng bá đa phương tiện tế bào (CMB).
Hình 6 mô tả trường hợp trong đó một số người sử dụng dịch vụ Mobile TV đang xem ba kênh khác nhau được truyền tải dòng theo unicast. Trong trường hợp này, mỗi người sử dụng yêu cầu một kết nối streaming riêng rẽ tới server. Server và tải lưu lượng mạng do đó liên kết trực tiếp với số người sử dụng. Ở trường hợp này, server streaming phải có mười kết nối streaming, bởi vì có mười người sử dụng Mobile TV. Rõ ràng là khi số người sử dụng tăng lên, tải server sẽ tăng và lưu lượng được tạo ra trong các mạng truy nhập vô tuyến và các mạng lõi sẽ lớn.
Truyền hình di động qua kết nối đơn hướng
Hình 7 mô tả kiến trúc CMB. Để cung cấp dịch vụ streaming media, mạng cần kết nối đến các nguồn cung cấp nội dung tài nguyên trong máy chủ nội dung như LiveTV, Video, âm nhạc… được mã hóa.
Kiến trúc mạng CMB
1.5.2 Chế độ phát quảng bá
Trong chế độ phát quảng bá cùng một nội dung được phát quảng bá không giới hạn người dùng hoặc một nhóm người dùng qua mạng. Kiểu này dành
cho phát kênh truyền hình quảng bá thông dụng. Truyền hình di động phát triển dựa trên nền công nghệ dịch vụ quảng bá và phát đa hướng đa phương tiện (MBMS) là dịch vụ quảng bá và phát đa hướng đa phương tiện cung cấp dịch vụ truyền hình di động trên nền các mạng di động 3G. Đây là công nghệ nâng cấp từ CMB cho phép số lượng khách hàng không giới hạn sử dụng dịch vụ truyền hình di động đồng thời trong cùng một khu vực. Các mạng 3G hiện nay có thể di trú MBMS mềm dẻo mà không phải bổ sung các yêu cầu về phổ tần và hệ thống, ngoại trừ phải nâng cấp phần mềm và kích cỡ hệ thống.
MBMS có 2 chế độ cung cấp dịch vụ cho một số lượng lớn người dùng đó là: đa hướng (multicast) và quảng bá (broadcast). Chế độ multicast là chế độ truyền dẫn tài nguyên đến tất cả thiết bị trong một nhóm nhiều người dùng. Các thiết bị này có thể nằm trong các vùng tế bào khác nhau hoặc đang di chuyển. Việc truyền theo chế độ multicast không phải phân phối tới tất cả người dùng mà chỉ gửi tới một nhóm người có chọn lọc. Trong chế độ phát quảng bá, MBMS phát các gói dữ liệu đa phương tiện tới tất cả các máy thu trong một vùng định trước.
Hình 8 mô tả trường hợp tương tự khi dịch vụ Mobile TV được cung cấp bởi công nghệ kết nối quảng bá MBMS. Server phân phát chỉ một dòng stream trên mỗi kênh tới trung tâm dịch vụ broadcast/multicast (BM-SC). Dòng dữ liệu đối với mỗi kênh trong mạng lõi và mạng vô tuyến được phát lặp khi cần thiết. Ở trường hợp này, server streaming chỉ cần cung cấp ba kết nối streaming đồng thời. Hơn nữa, các nguồn tài nguyên vô tuyến trong tế bào chỉ cần được phân bổ ba kênh truyền dẫn quảng bá song song thay vì sáu kênh truyền dẫn unicast riêng rẽ. Tải server, mạng, và tế bào độc lập với số lượng người sử dụng.
Truyền hình di động qua kết nối quảng bá
Hình 9 mô tả kiến trúc MBMS. Để hỗ trợ MBMS, những sự thay đổi là cần thiết ở hầu hết các node của mạng chuyển mạch gói. Những sự thay đổi này được thực hiện bằng cách nâng cấp phần mềm, giao thức điều khiển và nâng cấp hệ thống thiết bị. MBMS khả dụng với cả mạng truy nhập vô tuyến GSM/EDGE (GERAN) và mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS (UTRAN).
Trung tâm dịch vụ broadcast/multicast (BM-SC) được bổ sung vào mạng. BM-SC thực hiện việc cung cấp và phân phát các dịch vụ quảng bá di động. BM-SC đóng vai trò là điểm vào đối với các dịch vụ phân phát nội dung muốn sử dụng BM-SC. BM-SC thiết lập và điều khiển các phần mang truyền tải tới mạng lõi di động và có thể được sử dụng để định trình và phân phát các kênh truyền dẫn MBMS. BM-SC cũng cung cấp các thông báo dịch vụ tới các thiết bị đầu cuối. Các thông báo này bao gồm tất cả các thông tin cần thiết (như mô tả dịch vụ multicast, các địa chỉ multicast IP, thời gian truyền dẫn, các mô tả media…) mà thiết bị đầu cuối cần để có thể tham gia vào một dịch vụ MBMS. BM-SC có thể được sử dụng để tạo ra các bản tin tính cước đối với dữ liệu đã được phát từ nhà cung cấp nội dung và quản lý các chức năng bảo mật được đặc tả bởi 3GPP cho chế độ multicast.
BM-SC cung cấp hai giao diện tới mạng lõi. Qua giao diện Gmb, BM-SC trao đổi thông tin điều khiển với node hỗ trợ Gateway GPRS (GGSN). Giao diện Gi truyền tải dữ liệu nội dung tới GGSN. Các nhà cung cấp nội dung phân phát các nội dung của mình tới BM-SC (nhà cung cấp nội dung không
phát nội dung tới tất cả người sử dụng qua các kênh dành riêng mà chỉ phát nội dung tới BM-SC). BM-SC sẽ phân phát các nội dung này tới người sử dụng. Giao diện giữa BM-SC và content server có thể được đặt ở trong mạng di động hoặc ở ngoài mạng.
Tiêu chuẩn MBMS không yêu cầu bắt buộc các chức năng BM-SC được thực hiện như thế nào. Một số nhà cung cấp có thể cung cấp các chức năng này ở một node riêng rẽ, các nhà cung cấp khác có thể tích hợp các chức năng này trong các node mạng dịch vụ và mạng lõi hiện tại. Trong mạng lõi, MBMS bổ sung các chức năng và các bản tin giao thức cần thiết để tạo và quản lý các cây phân bố dữ liệu broadcast và multicast.
Một tính năng đặc biệt của MBMS là MBMS cho phép các nhà khai thác định nghĩa các dịch vụ broadcast và multicast đối với các vùng địa lý cụ thể. Các vùng địa lý này được cấu hình qua vùng dịch vụ MBMS. Mỗi node trong mạng lõi sử dụng danh sách các node downstream để xác định node nào nên được sử dụng để chuyển tiếp dữ liệu dịch vụ MBMS. Ở mức GGSN, danh sách bao gồm mọi node serving GSN (SGSN) mà dữ liệu sẽ được chuyển tiếp. Ở mức SGSN, danh sách bao gồm mọi node bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) của mạng truy nhập vô tuyến mặt đất WCDMA hoặc trong trường hợp của mạng truy nhập vô tuyến GSM sẽ bao gồm mọi bộ điều khiển trạm gốc (BSC) cần thu dữ liệu. Đối với các dịch vụ hoạt động ở chế độ multicast, mạng lõi quản lý cây phân bổ dữ liệu động bằng cách giám sát những người sử dụng đăng ký sử dụng dịch vụ. Giống như IP multicast, mỗi node mạng lõi chuyển tiếp dữ liệu MBMS tới các node downstream đang phục vụ những người sử dụng đã đăng ký sử dụng dịch vụ.
MBMS bổ sung các tính năng sau vào mạng di động so với CMB:
- Tập trung các chức năng điều khiển dịch vụ phân phát broadcast/multicast, ở MBMS gọi là trung tâm dịch vụ broadcast/multicast (BM-SC).
- Định tuyến broadcast/multicast các luồng dữ liệu trong mạng lõi.
- Sử dụng sóng mang vô tuyến (bearer) hiệu quả đối với truyền dẫn vô tuyến bởi công nghệ điểm-tới-đa điểm trong một tế bào.
Ngoài việc cung cấp dịch vụ streaming media, các nhà cung cấp nội dung có thể sử dụng MBMS để cung cấp dịch vụ download, phân phối các file tới các nhóm đông người sử dụng. Hơn nữa, MBMS có thể cung cấp các dịch vụ
carousel, bao gồm các nội dung được lặp lại định kỳ.
Kiến trúc mạng MBMS