- Hiện tại trên thế giới thịnh hành chủ yếu là dịch vụ truyền hình số vệ tinh và truyền hình cáp. Ngoài ra, một xu hƣớng đang bùng nổ khác nữa là truyền hình trên nền tảng IP (IPTV). Các loại hình truyền hình này đang dần thể hiện đƣợc ƣu thế của mình trong thời đại số so với công nghệ truyền hình trƣớc kia.
- Truyền hình IP về cơ bản là một hệ thống giống với truyền hinh số thông thƣờng, tuy nhiên các nhà cung cấp dịch vụ sử dụng IP làm phƣơng thức truyền tải tới ngƣời dùng và do đó tận dụng đƣợc những ứng dụng đa dạng của nền tảng IP để cung cấp cho ngƣời dùng những dịch vụ giá trị gia tăng hữu ích có tính tƣơng tác cao kèm theo.
- Việc triển khai truyền hình IP đã đƣợc thực hiện nhiêu trên thế giới và đã có những phát triển bƣớc đầu ở Việt Nam trên mạng truy nhập mặt đất của các nhà cung cấp dịch vụ Internet.
- Tuy việc triển khai hệ thống truyền hình IP trên vệ tinh là khả thi nhờ khả năng phát quảng bá hoặc theo nhóm (multicast) của giao thức IGMP, tuy nhiên để có thể triển khai đƣợc hết các dịch vụ giá trị gia tăng của dịch vụ truyền hinh IP thì cần phải có quá trình nghiên cứu và đánh giá sâu hơn thì mới có thể áp dụng vào thực tế một cách hiệu quả. - Truyền hình số vệ tinh (DTH – Direct to Home) là truyền hình có chất lƣợng cao thỏa mãn đƣợc nhu cầu của ngƣời xem cũng nhƣ giúp cho các trung tâm truyền hình dễ dàng quản lý các thuê bao dựa trên công nghệ số hóa các công đoạn thực hiện và truyền tải..
- Một hệ thống truyền hình số tổng quát bao gồm các khối chức năng nhƣ: thu tín hiệu số, nén và mã hóa, điều chế và sau đó sẽ đƣợc ghép kênh và truyền đi đến thuê bao. Tại thuê bao sẽ đƣợc lắp đặt một Set-top-box số để thu tín hiệu và giải mã tín hiệu.
- Bài viết tiếp theo sẽ trình bày chi tiết về một hệ thống truyền hình DTH có thể truyền tải các kênh truyền hình độ nét tiêu chuẩn (SD) hoặc các kênh truyền hình độ nét cao (HD) tới khách hàng, trong tƣơng lai không xa, phƣơng thức truyên hình này sẽ kết hợp với công nghệ 3D để truyền tải cả những nội dung 3D tới từng hộ gia đình. Việc truyền tải nội dung 3D về cơ bản sẽ tăng gấp đôi nhu cầu sử dụng băng tần của hệ thống truyền hình HD hiện tại.
84
Mux & Scrambler
Database server CA server CA System DBV-S2 Modulator Integrated Receiver Decoders Live Encoders HD Video Router Hệ thống anten thu HD- SDI RF ASI ASI ASI Uplink System L-band Vệ tinh Set-top Box
Hình 3.21. Sơ đồ hệ thống truyền hình số vệ tinh
Set-top Box
Subcriber 1
85
3.5.1.Phƣơng án kỹ thuật
- Tổng quan của một hệ thống cung cấp dịch vụ truyền hình số vệ tinh DTH miêu tả nhƣ trong Hình 3.21.
- Theo sơ đồ tổng quát của hệ thống truyền hình số thì tín hiệu đƣợc phát đi tại trung tâm và đi đến thuê bao sẽ là tín hiệu số. Tại trung tâm của hệ thống phát, tín hiệu sẽ đƣợc thu nhận từ nhiều nguồn khác nhau. Các tín hiệu đƣợc máy thu thu nhận sẽ đƣợc đƣa qua khối nén và mã hóa tại đây tín hiệu sẽ đƣợc chuyển đổi hoàn toàn thành tín hiệu số. Tín hiệu này sau đó sẽ đƣợc đƣa qua bộ điều chế số để điều chế tín hiệu số thành một tín hiệu hoàn chỉnh, sau đó tín hiệu này sẽ đƣợc ghép kênh và phát đi trên hệ thống uplink lên vệ tinh để đƣa đến thuê bao, tại thuê bao của truyền hình số sẽ có một hệ thống truy nhập có điều kiện. Sự tiến bộ của truyền hình số so với truyền hình tƣơng tự là có thể kết nối giữa máy tính với máy thu hình và hộp giải mã Set-top-box số và có khả năng truyền trong Internet.
- Cấu hình của một hệ thống truyền hình số vệ tinh bao gồm hệ thống phát và các trạm thuê bao. Trong đó, hệ thống phát với vai trò là trung tâm của một hệ thống truyền hình số vệ tinh bao gồm các phân hệ sau:
Phân hệ thu tín hiệu;
Phân hệ xử lý tín hiệu;
Phân hệ nén và mã hóa tín hiệu truyền hình;
Phân hệ quản lý và giám sát mạng;
Phân hệ truy nhập có điều kiện (CA);
Phân hệ truyền phát tải tín hiệu lên vệ tinh (uplink):
- Trong một số trƣờng hợp, phân hệ truyên tải tín hiệu uplink có thể đặt ngay tại hệ thống phát mà tín hiệu phải đƣợc truyền tải đến các trạm Uplink hay Teleport để truyền đén các thuê bao qua vệ tinh. Trƣờng hợp này xảy ra với các nhà sản xuất chƣơng trình truyền hình có lƣợng kênh truyền hình ít nên không muốn trực tiếp đầu tƣ xây dựng phân hệ uplink của riêng mình. Chƣơng 6 sẽ trình bày rõ hơn về dịch vụ truyền phát lên vệ tinh cho khách hàng (uplink) này.
86
RF Signal Switch
Đầu thu vệ tinh Thiết bị ghi băng từ
Đầu đọc đĩa HD Đầu thu vệ tinh Đầu thu vệ tinh
Đầu thu vệ tinh Thiết bị ghi băng từ
Đầu đọc đĩa HD Server lưu trữ Máy tính capture DVD Switch 10/100/ 1000Mbps
87 HD Video Router Đầu đọc đĩa HD Switch 10/100/1000Mbps Server lưu trữ Playout Server DVD/VTR Đầu đọc băng/thẻ nhớ Đầu đọc băng/thẻ nhớ Đầu đọc đĩa HD Database Server DSNG/ Leased line/ Studio SDI SDI SDI Head-end + Uplink Systems Uplink antenna Vinasat-1 Downlink antenna U plink Dow nlin k Đầu thu vệ tinh Monitor LCD
Thiết bị giám sát video đa kênh
88
3.5.1.1.Cấu trúc hệ thống phát.
Nhƣ đã trình bày ở trên, một hệ thống phát truyền hình số vệ tinh DTH bao gồm 6 phân hệ thành phần cơ bản sau:
- Phân hệ thu tín hiệu: Tín hiệu thu ở đây rất đa dạng, các tín hiệu thu gồm: Tín hiệu vệ tinh, truyền hình số mặt đất, mạng, các đài địa phƣơng…tùy theo từng loại tín hiệu mà ta có các bộ giải điều chế khác nhau bằng cách sử dụng các card rời gắn trên các zack cắm. Hiện nay, thông thƣờng các đài truyền hình sủ dụng nguồn tín hiệu từ vệ tinh đối với các kênh truyền hình quốc tế và mạng mặt đất đối với các kênh truyền hình địa phƣơng và khu vực lân cận. Các tín hiệu sau khi thu đƣợc sẽ đƣợc xử lí và truyền tín hiệu số trên một băng tần cơ sở (ASI).
- Phân hệ xử lý tín hiệu: Tín hiệu sau khi thu đƣợc sẽ đƣợc đƣa qua khối PROCESSING để xử lý, trong đó có các khối sau: Decrambling (Phân loại tín hiệu), Routing (Định tuyến), Remuxing (Phân kênh), Processing (Xử lý tín hiệu) và Scrambling (Xáo trộn).
- Phân hệ nén và mã hóa video: Là trung tâm của một hệ thống phát sóng video số, nó cung cấp chƣơng trình video và audio chất lƣợng cao cho ngƣời xem bằng cách chỉ sử dụng một phần nhỏ độ rộng băng tần mạng. Mục đích chính của nén là tối thiểu hóa khả năng lƣu trữ và truyền dẫn phát sóng thông tin (ghép nhiều tín hiệu chƣơng trình truyền hình vào một dòng truyền). Hệ thống nén tín hiệu gồm các bộ mã hóa số (digital encodes) và các bộ ghép kênh (multiplexers).
Các bộ encodes có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu tƣơng tự (video/audio) sang dạng số (digitizing), nén (compressing) và xáo trộn (scrambling) thành một dòng audio, video và dữ liệu (data) khác dƣới dạng số có nén. Mã hóa số cho phép truyền dẫn, phát sóng nhiều chƣơng trình video/audio chất lƣợng cao qua cùng độ rộng băng tần nhƣ một kênh sóng video/audio tƣơng tự.
Tín hiệu đã đƣợc mã hóa và nén thành một dòng tín hiệu MPEG-2 hoặc MPEG-4 (thƣờng dùng cho hệ thống truyền hình có độ phân giải cao - HDTV) sẽ đƣợc đƣa đến các bộ ghép kênh (multiplexers), điều chế số để đƣa đến phân hệ truyền tải rồi truyền lên vệ tinh đến với đầu thu thuê bao của khách hàng.
- Phân hệ quản lý và giám sát mạng: Trung tâm phát sóng bao gồm nhiều thành phần phức tạp, để cung cấp nhiều dịch vụ, các vấn đề mạng cần đƣợc phát triển nhanh chóng và giải quyết các vấn đề điều khiển và kiểm tra các dịch vụ cung cấp cho thuê bao. Hệ thống kiểm tra và điều khiển mạng đƣợc đặt tại các trung tâm phát sóng, mục đích chính của một hệ thống nhƣ vậy là tối thiểu hóa sự gián đọan các dịch vụ đối với thuê bao truyền hình số. Hệ thống quản lý mạng sẽ quản lý các kênh truyền hình cung cấp cho thuê bao, tại các trung tâm truyền hình số vệ tinh đây là hệ thống có vai trò đặc biệt quang trọng, nó cho phép hay không cho phép thuê bao xem các kênh truyền hình. Đặc trƣng của một hệ thống điều khiển Headend số tiêu biểu bao gồm:
Kiểm tra khả năng các thiết bị.
Tập hợp thống kê.
Thông báo và báo động về các vấn đề thống kê.
89
- Phân hệ truy nhập có điều kiện: Ngày nay, các nhà điều hành, sản xuất chƣơng trình và phát sóng truyền hình có thể trực tiếp tƣơng tác với ngƣời xem ở nhiều mức độ khác nhau, cung cấp một số lƣợng lớn chƣơng trình để lựa chọn. Mục tiêu chính của hệ thống truy nhập có điều kiện CA là điều khiển sự truy nhập của thuê bao đối với truyền hình số trả tiền và bảo mật các dòng video/audio số đối với nhà quản lý và điều hành. Nhƣ vậy, chỉ các thuê bao trên hệ thống CA mới có thể liên lạc với nhà điều hành mạng để truy nhập vào dịch vụ cụ thể. Sử dụng các hệ thống các nhà điều hành mạng có thể trực tiếp lập trình (target programming), quảng cáo, khuyến khích cho thuê bao trong khu vực (thị trƣờng) hoặc cho cá nhân. Do đó hệ thống CA là thành phần quan trọng của truyền hình số. Truy nhập giới hạn vào một dịch vụ cụ thể đƣợc thực hiện bằng cách dùng kỹ thuật mật mã (cryptography). Kỹ thuật mật mã bảo vệ dịch vụ số bằng cách biến đổi tín hiệu thành một dạng không đọc đƣợc. Quá trình biến đổi đƣợc gọi là khóa mã (encryption) trong môi trƣờng số và xáo trộn (Scrambling) trong môi trƣờng tƣơng tự. Khi tín hiệu đƣợc khóa mã (encrypted) thì chỉ có thể giải khóa mã (decrypted) bằng bộ giải khóa mã gắn vào Set-top- box số. Giải khóa mã là quá trình biến đổi ngƣợc tín hiệu về dạng gốc thông qua khóa mã (decryption). Khóa (key) đƣợc hiểu nhƣ là một giá trị mật mã, bao gồm một vòng bit ngẫu nhiên (sử dụng máy tính cùng các thuật toán để khóa mã và giải khóa mã thông tin). Set- top-box kết hợp phần cứng và phần mềm cần thiết để thu nhận và giải mã tín hiệu. Các thành phần này đƣợc thiết kế gồm 1 chip giải khóa mã và khóa mã, 1 bộ xử lý bảo mật (secure processor) và một vài bộ điều khiển phần cứng (hardware driver) thích hợp. Chip giải khóa mã và khóa mã đảm bảo chọn giải thuật CA, bộ xử lý bảo mật có thể gắn vào mạch in trong Set-top-box hoặc kèm theo card giải khóa mã (smart card - còn gọi là card thông minh). Card thông tin là card plastic, giống nhƣ thẻ tín dụng ngân hàng (credit card), bộ xử lý này gồm các khóa (key) cần cho giải mã các dịch vụ khác nhau. Ngoài ra để mã hóa các dịch vụ số, hệ thống truy nhập có điều kiện CA phải giao diện với các hệ thống con SMS, SAS.
Hệ thống SMS (Subscriber Management System) là hệ thống quản lý thuê bao, cần để làm giao diện các hệ thống kỹ thuật của các nhà điều hành truyền hình, SMS cung cấp các hỗ trợ cần thiết để quản lý chíng xác mô hình truyền hình số thƣơng mại. Nó thực hiện cơ sở dữ liệu của thuê bao và gửi các yêu cầu của thuê bao cho hệ thống SAS (Subscriber Authorization System - là hệ thống quản lý kỹ thuật của hệ thống CA). Nhiều phần mềm trên thị trƣờng có khả năng hổ trợ làm tăng dịch vụ tƣơng tác cho thuê bao. Mục đích chính của SMS là bảo đảm thuê bao xem đƣợc đúng chƣơng trình mà họ trả tiền. Chức năng đặc trƣng của SMS đƣợc cung cấp bằng một hệ thống ứng dụng phần mềm SMS, bao gồm:
o Ghi dịch (register), cải biên và xóa các cuộc ghi của thuê bao.
o Hoạch định thị trƣờng.
o Quản lý, kiểm kê các Set-top-box và card thông minh.
o Theo dõi việc sử dụng của thuê bao.
o Bán chéo (cross-selling) các dịch vụ.
o Giao diện với ngân hàng và các công ty thẻ tính dụng.
o Quản lý sự cố.
o Có khả năng dùng nhiều lọai ngôn ngữ.
90
o Trình bày hóa đơn điện tử.
o Các khả năng tính toán.
Hệ thống SAS: SAS (Subscriber Authorization System) là hệ thống quyền tác giả đối với thuê bao, có nhiệm vụ truyền các yêu cầu đến từ SMS vào EMM (Entitlement Management Message – bản tin quản lý quyền truy nhập). Tiếp đến, các bản tin quyền tác giả EMM này đƣợc ghép kênh số (digital multiplex) để đến card thông minh SC (smart card) đặt ở Set-Top-box. Chúng đƣợc gửi đến thuê bao theo các khoảng thời gian đều đặn (ví dụ mỗi tháng) để cập nhật quyền truy nhập cho thuê bao trên SC. Trong trƣờng hợp dùng PPV (pay per view – Trả tiền theo nội dung), hệ thống SAS gửi một số dấu hiệu điện tử nhất định (tokens) cho SC để cho phép thuê bao trả tiền cho các sự kiện PPV khác nhau, SAS chứa cơ sở dữ liệu, có khả năng lƣu trữ các thông tin sau:
o Thông tin về sản phẩm pay-TV.
o Dữ liệu hỗ trợ hƣớng dẫn truyền hình bằng điện tử (EPG).
o Số nhận dạng SC.
o Dữ liệu danh mục (schedule).
Ngoài ra, có thể nâng cao việc bảo mật SAS bằng cách thay đổi theo chu kỳ các khóa quyền tác giả truyền đến cơ sở thuê bao.
- Phân hệ truyền tải tín hiệu lên vệ tinh (uplink): Là hệ thống phát tín hiệu cao tần gồm Anten, máy phát cao tần công suất lớn để phát các kênh chƣơng trình truyền hình đƣợc sản xuất tại trung tâm phát sóng lên vệ tinh để đến với khách hàng. Mục 5.6 sẽ trình bày chi tiết về cấu trúc của một hệ thống uplink điển hình và khả năng cung cấp dịch vụ uplink cho những khách hàng truyền hình nhƣ trong mục 5.5 này.
3.5.1.2.Cấu trúc trạm thuê bao:
Một trạm thuê bao truyền hình số vệ tinh (DTH) bao gồm những thành phần sau: - Anten có đƣờng kính từ 0,6m trở xuống (hoạt động ở băng tân Ku hoặc Ka) - Bộ giải mã kỹ thuật số (Set-Top Box) cho mỗi TV muốn sử dụng
- Thẻ giải mã của nhà cung cấp dịch vụ để xem những nội dung truyền hình đăng ký và đƣợc cấp phép.
3.5.2.Phƣơng án triển khai thử nghiệm dịch vụ
- Đối với hệ thống dịch vụ truyền hình số vệ tinh, việc trang bị toàn bộ cả một hệ thống đầy đủ nhƣ trong 5.21 đã trinh bày đòi hỏi một chi phí đầu tƣ rất tốn kém và lâu dài, chính vì lẽ đó, để có thể phát triển hiệu quả dịch vụ này, các kênh truyền hình có thể phát triển theo hƣớng sản xuất nội dung và bán chƣơng trình cho các đài truyền hình. Đối với các đài truyền hình, họ có thể tự đầu tƣ hệ thống phát hình hoặc cũng có thể sử dụng dịch vụ uplink của các hệ thống Teleport của nhà khai thác vệ tinh.
- Để xây dựng đƣợc một trung tâm phát sóng và một hệ thống phát, quá trình tính toán định cỡ cho toàn bộ hệ thống (Sizing) phải tuân thủ những nội dung đƣợc liệt kê ở phần dƣới đây.
91
3.5.2.1.Cách tính toán phân bổ tài nguyên và công suất:
- Quá trình định cỡ (Sizing) và tính toán quỹ công suất đƣờng truyền (Link budget) của hệ thống đƣợc thực hiện để xác định quy mô của cả hệ thống phát truyền hình số và từ đó xác định số lƣợng của thiết bị trong từng phân hệ. Việc định cỡ của hệ thống truyền hình số vệ tinh có điểm gần giống với cách định cỡ một hệ thống VSAT băng rộng ở chỗ đều dựa trên tổng lƣu lƣợng của hệ thống và tổng số thuê bao phải quản lý.
a. Định cỡ hệ thống (Network Sizing).
- Quá trình định cỡ (về mặt lƣu lƣợng) cho một hệ thống truyền hình số vệ tinh