Chương 3: CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG CƠ BẢN
3.1.5.3 Truy nhập tới các dịch vụ MBMS
Hình 3.9: Luồng phiên MBMS.
Hình 3.9 mơ tả luồng điển hình các phiên M BMS. Chế độ broadcast cho phép truyền dẫn dữ liệu đa phương tiện theo một chiều từ điểm-tới-đa điểm. Chế độ broadcast không yêu cầu người sử dụng phải đăng ký trước hoặc “joining”. Tất cả người sử dụng trong một vùng dịch vụ quảng bá được định nghĩa bởi nhà khai thác mạng đều có thể thu được dữ liệu. Tuy nhiên, khi người sử dụng không muốn thu dữ liệu này thì người sử dụng có thể cấu hình thiết bị đầu cuối U E của mình ở chế độ khơng thu dữ liệu. Chế độ multicast yêu cầu người sử dụng phải đăng ký để thu được các dịch vụ M BM S. Người sử dụng giám sát các bản tin thông báo dịch vụ và quyết định tham gia sử dụng một hoặc nhiều dịch vụ. Tính cước được thực hiện dựa trên việc đăng ký trả trước hoặc dựa trên việc mua các khoá cho phép truy nhập tới dữ liệu đã được phát.
Khởi đầu, thông tin về một dịch vụ MBMS đặc biệt được gửi tới server cung cấp dịch vụ. Thông tin này được gọi là thông báo dịch vụ. Các thông báo dịch vụ cung cấp thông tin về dịch vụ và bằng cách nào các thiết bị đầu cuối có thể truy nhập tới dịch vụ đó. Có nhiều cách để phân phát các thông báo dịch vụ tới người sử
dụng, như lưu giữ các thông báo này ở w eb server mà từ đó chúng có thể được tải về bởi giao thức HTTP hoặc giao thức truy nhập vô tuyến WAP hoặc phân phát các thông báo dịch vụ bằng bản tin SMS hoặc bản tin MM S hoặc sử dụng một kênh thông báo dịch vụ MBMS đặc biệt.
Nếu dịch vụ là broadcast, thiết bị đầu cuối chỉ cần điều chỉnh tới kênh có các tham số được mơ tả trong thông báo dịch vụ. N ếu dịch vụ là dịch vụ multicast, một yêu cầu tham gia phiên (session join) phải được gửi tới mạng với các tham số được
tách ra từ thông báo dịch vụ. Thiết bị đầu cuối người sử dụng trở thành một thành viên của nhóm dịch vụ MBMS tương ứng và thu tất cả dữ liệu được phát bởi dịch vụ.
Trước khi truyền dẫn dữ liệu bắt đầu, BM-SC phải gửi một y êu cầu khởi đầu phiên (senssion start) tới G GSN trong mạng lõi. G GSN xác định các nguồn tài nguyên nội bộ cần thiết và chuyển tiếp yêu cầu tới các SG SN liên quan. Các SGSN lại yêu cầu phân bổ các nguồn tài nguyên vô tuyến cần thiết để cung cấp chất lượng dịch vụ Q oS yêu cầu. Cuối cùng, các thiết bị đầu cuối của nhóm dịch vụ MBM S tương ứng được thông báo rằng dịch vụ là để p hân phát nội dung.
Sau đó server có thể gửi dữ liệu đa phương tiện tới BM -SC, BM-SC chuyển tiếp dữ liệu tới MBMS bearer. Ở chế độ multicast, dữ liệu được mật mã hoá và được phát tới mọi thiết bị đầu cuối tham gia phiên MBMS.
Sau cùng, server gửi một thông báo kết thúc phiên (session stop) để chỉ thị rằng pha truyền dẫn dữ liệu đã kết thúc.
Người sử dụng muốn rời khỏi một dịch vụ multicast M BMS gửi một yêu cầu rời khỏi dịch vụ (service leave) tới mạng, mạng sau đó sẽ loại bỏ người sử dụng từ nhóm dịch vụ M BMS liên quan.
Các giao thức và các bộ mã hoá/giải mã
Các dịch vụ người sử dụng MBM S sử dụng giá giao thức được mơ tả ở Hình 3.10. Có hai phương pháp phân phát dữ liệu là: Phương pháp phân phát download và phương pháp phân phát streaming.
H ình 3.10: Giá giao thức MBMS.
Phương pháp phân phát streaming được sử dụng để thu và play-out liên tục các ứng dụng như các ứng dụng Mobile TV. Streaming sử dụng giao thức truyền tải thời gian thực RTP để truyền tải dữ liệu đa p hương tiện, RTP lại sử dụng giao thức UDP ở lớp dưới. Mã sửa lỗi hướng đi (FEC) Raptor được sử dụng để tăng độ tin cậy truyền dẫn MBMS.
Phương pháp phân phát download được sử dụng cho các dịch vụ phân phối file, cho phép lưu giữ dữ liệu thu được ở thiết bị đầu cuối. Phương pháp này được sử dụng để phân phát các file từ một nguồn tới nhiều máy thu một cách hiệu quả.
Phương pháp phân phát download có ba sơ đồ khắc phục lỗi gói: Sơ đồ quan trọng nhất là sơ đồ sử dụng mã sửa lỗi FEC, cho phép khắc phục các gói bị tổn thất mà không cần tương tác với server. MBMS cũng cung cấp hai thủ tục sửa file: Một thủ tục sử dụng các phần mang tương tác điểm-tới-điểm (PTP), còn thủ tục thứ hai sử dụng phần mang điểm-tới-đa điểm (PTM ).
Mạng truy nhập vô tuyến
Truy nhập vô tuyến broadcast /multicast GSM
Ở các hệ thống GSM, MBMS sử dụng các sơ đồ mã hoá và điều chế GPRS và ED GE (CS1-4 và M CS1-9). M BMS cũng sử dụng kênh dữ liệu gói (PD CH ) GPRS và ED GE để truyền dẫn từ điểm-tới-đa điểm, và sử dụng các giao thức điều
khiển liên kết vô tuyến/điều khiển truy nhập môi trường (RLC/M AC). Đ ối với truyền dẫn điểm-tới-điểm, MBMS hỗ trợ chế độ đa khe thời gian. Trong trường hợp này, mạng vơ tuyến có thể sử dụng tới 4 khe thời gian trên một phiên M BM S. Ở mạng truy nhập vơ tuyến G ERAN, có hai chế độ để thực hiện các dịch vụ phần mang MBMS là:
- RLC/M AC với yêu cầu phát lại tự động (ARQ), còn được gọi là chế độ Ack/Nack đường xuống gói (PDA N). Ở chế độ này, có thể lên tới 16 thiết bị đầu cuối trong một tế bào cung cấp p hản hồi về các gói đã được truyền dẫn. Bằng cách này, các khối dữ liệu khơng thu được chính xác bởi thiết bị đầu cuối sẽ được phát quảng bá lại qua phần mang vô tuyến MBM S.
- RLC/M AC khơng ARQ, cịn gọi là chế độ phát lặp mù. Ở chế độ này, các khối RLC được phát lặp với số lần đã được xác định trước, sử dụng kỹ thuật độ dư tăng từng phần, trước khi khối RLC kế tiếp được phát.
Các thiết bị đầu cuối M BMS có thể dựa trên phần cứng EDG E hiện tại với nâng cấp phần mềm để hỗ trợ các thủ tục báo hiệu MBMS. Ở GSM, phần mang vơ tuyến MBMS có thể được ghép kênh với các luồng dữ liệu G PRS/ED GE thậm chí trên các khe thời gian giống nhau. Một kịch bản triển khai có thể là kích hoạt MBM S trong một vùng có mật độ người sử dụng cao trong đó EDG E đã được triển khai; trong các vùng chưa có EDGE, MBMS có thể được cung cấp theo chế độ GPRS điểm-tới-điểm. Một kịch bản triển khai khác có thể là bắt đầu cung cấp dịch vụ MBM S broadcast sau đó bổ sung dịch vụ MBM S multicast. Đ iều này tiết kiệm dung lượng trong các tế bào khơng có người sử dụng yêu cầu dịch vụ.
Truy nhập vô tuyến broadcast /multicast UMTS
Ở mạng UM TS, MBMS tái sử dụng các kênh vật lý và các kênh logic hiện tại. Thực tế UM TS yêu cầu ba kênh logic mới và một kênh vật lý cho M BMS, đó là:
- K ênh điều khiển điểm-tới-đa điểm MBMS (MCCH): Kênh logic truyền tải
thông tin về các phiên MBMS hiện tại và các phiên MBM S mới;
- K ênh lưu lượng điểm-tới-đa điểm MBMS (MTCH): Kênh logic truyền tải dữ liệu ứng dụng M BM S thực sự;
- K ênh định trình điểm-tới-đa điểm MBMS (MSCH ): Kênh logic cung cấp thông tin về dữ liệu được định trình trên kênh MTCH;
- K ênh chỉ thị thông báo M BMS (MICH): K ênh vật lý được sử dụng để
thông báo cho thiết bị đầu cuối về thông tin MBMS khả dụng trên kênh MCCH . Ba kênh logic M CCH, MSCH , và MTCH tái sử dụng kênh truyền tải FACH (kênh truy nhập hướng đi) và kênh S-CCPCH (kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp). Lớp RLC và MA C tái sử dụng phần lớn các giá giao thức hiện tại của UM TS.
Dung lượng cao của U MTS dựa vào cơ chế điều khiển công suất, cơ chế này hiệu chỉnh công suất phát theo khoảng cách giữa người sử dụng và trạm gốc, do đó làm giảm nhiễu. Ngược với các kênh được dành riêng có điều khiển công suất, kênh chung như kênh FA CH khơng có điều khiển cơng suất. D o đó các dịch vụ MBMS sẽ tiêu tốn nhiều tài nguyên nếu kênh FA CH được sử dụng cho một số lượng ít người sử dụng không ở gần biên của tế bào. Vì vậy sự quyết định là cần thiết để xác định nên sử dụng kênh FA CH hay các kênh được dành riêng để cung cấp dịch vụ MBM S cho người sử dụng.
Tốc độ dữ liệu MBMS có thể lên tới 128 kbps đối với mỗi phần mang G PRS và 256 kbps đối với UMTS . MBMS trong mạng truy nhập G ERAN có thể sử dụng tới 5 khe thời gian trong đường xuống cho một kênh MBMS đơn. Phụ thuộc vào sơ đồ điều chế và việc định cỡ mạng, tốc độ kênh có thể đạt được từ 32 kbps tới 128 kbps . Dung lượng tế bào tổng cộng phụ thuộc vào số lượng tần số được hỗ trợ bởi tế bào đó. MBM S phiên bản 6 (3GPP) đã giới thiệu một số phương pháp để tăng dung lượng kênh M TCH, trong đó phương pháp kết hợp m ềm được đặc biệt chú ý. Phương pháp kết hợp mềm được định nghĩa là phương pháp kết hợp ở thiết bị đầu cuối các tín hiệu vơ tuyến thu được từ một số máy phát trong các tế bào lân cận phát cùng loại dịch vụ . Phương pháp kết hợp mềm yêu cầu truyền dẫn tín hiệu vơ tuyến cần được đồng bộ giữa các tế bào. H ai độ sâu ghép xen (TTI) được sử dụng trong MBM S cho kênh M TCH là: 40 ms và 80 ms. Sự lựa chọn độ sâu ghép xen TTI dài cung cấp tăng ích phân tập lớn trong miền thời gian, do đó cải thiện chất lượng tín hiệu thu và tăng tốc độ truyền dẫn. Với công nghệ UM TS MBMS, một sóng mang 5
MHz có thể hỗ trợ 16 kênh MBM S điểm-tới-đa điểm ở tốc độ bit người sử dụng 64 kbps trên mỗi kênh. Kỹ thuật phân tập thu anten, kỹ thuật thu tiên tiến như G- RA KE cải thiện đáng kể dung lượng kênh trên mỗi sóng mang tế bào.
Truy nhập vô tuyến broadcast /multicast C DMA2000
Giống như U MTS, CD MA 2000 sử dụng các kênh vật lý hiện tại đã được định nghĩa cho IS-2000 (1x) và IS-856 (1xEV-D O). Đ ể bù lại việc khơng có giao thức truyền dẫn lại ở liên kết vô tuyến trong chế độ điểm-tới-đa điểm (khơng có PD AN), CDMA 2000 sử dụng thêm một lớp mã sửa lỗi bên trên lớp mã hiện tại, và được áp dụng trong mạng truy nhập vô tuyến, cho phép kết hợp tối ưu hai lớp giải mã ở máy thu. Mã là một mã trận có các hàng cấu thành nên các khung hiện tại và kiểu mã là mã Turbo, một tập các mã Reed-Solomon trải dài các cột, mỗi cột có độ rộng 1 octet. Ma trận có k hàng mang thơng tin, mã Reed-Solomon trải dài các cột thêm vào n-k hàng. Tất cả các hàng được mã hoá riêng lẻ bằng mã Turbo và được
phát tới máy thu, máy thu sẽ kết hợp mềm các tín hiệu BCMCS từ nhiều trạm gốc. Độ phức tạp thêm vào của lớp mã mới và độ phức tạp liên quan đến việc xử lý dịng dữ liệu media có thể làm giảm tốc độ bit. Do đó, tốc độ bit người sử dụng đầu cuối BCMCS tương tự như tốc độ bit MBMS ở U MTS.
Với các hệ thống di động, máy thu có thể thu được các tín hiệu khác nhau từ các tế bào lân cận, do đó kỹ thuật triệt nhiễu cần được sử dụng. Các dịch vụ quảng bá, tuy nhiên, phát cùng nội dung giống nhau, nên khơng cần triệt nhiễu tín hiệu từ các tế bào lân cận. Do đó, một phần mang mới cho hệ thống 1xEV-D O đã được đề nghị để phát thông tin ở chế độ broadcast và multicast, ví dụ như dựa trên kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao O FD M, hoặc sử dụng kỹ thuật trải phổ CD MA hiện tại và máy thu tiên tiến hơn. N hà khai thác mạng khi muốn triển khai dịch vụ BCM CS do đó có thể chọn giữa các giải pháp sử dụng kênh hiện tại, kênh mới hoặc kết hợp cả hai.