Chương 3: CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG CƠ BẢN
3.2.3.2Lớp liên kết dữ liệu DVB-H
Đóng gói đa giao thức
Ở lớp liên kết dữ liệu của hệ thống D VB-H, đóng gói đa giao thức (MPE) là phương pháp tiêu chuẩn để truyền tải dữ liệu. MPE được giới thiệu bởi dự án DVB (ETSI EN 301 192) để truyền tải các gói dữ liệu từ các giao thức khác nhau qua các kênh quảng bá D VB-H , đó là các dịng truyền tải MPEG-2 ở lớp vật lý. MPE có thể được sử dụng để truyền tải các giao thức dạng gói khác IP, sử dụng phương pháp đóng gói điều khiển liên kết logic/điểm gán mạng con (LLC/SNA P) [2]. Tuy nhiên, MPE được tối ưu để truyền gói IP. Các phần MPE được sử dụng để phát các IP datagram trong DVB-H có các tính chất sau: M PE khơng sử dụng giao thức
LLC/SNA P; các IP datagram được chèn trực tiếp vào phần tải trọng của MPE, phần tải trọng này có kích thước khơng ít hơn 4086 byte, đây cũng là kích thước cực đại của một IP datagram trong mạng DVB. Một phần MPE tương ứng chính xác với một IP datagram. D VB-H hỗ trợ cả IPv4 và IPv6.
Một phần MPE do đó có cấu trúc tổng quát như sau: Phần tiêu đề có độ dài cố định 12 byte, phần IP datagram, phần kiểm tra dữ liệu có độ dài 4 byte, phần kiểm tra này hoặc là kiểm tra tổng hoặc là kiểm tra dư chu trình 32 bit (CRC-32).
Nguyên lý cắt lát thời gian
Hình 3.17: Nguyên lý cắt lát thời gian.
Cơng nghệ D VB có thể truyền tải các IP datagram trong một dòng truyền tải MPEG-2 TS sử dụng đóng gói đa giao thức (MPE). Với MPE, mỗi IP datagram được đóng gói thành một phần M PE. Một dịng các phần MPE sau đó được đưa tới dòng sơ cấp ES (một dịng các gói M PEG-2 TS với phần mơ tả chương trình đặc biệt (PID )). Trong thực tế các máy thu D VB-H có thể thu các dịch vụ âm thanh, video được phát qua IP trên các dòng sơ cấp ES có tốc độ bit tương đối thấp, ví dụ như 250 kbps. M ột dịng truyền tải M PEG-2 TS, tuy nhiên, có thể có tốc độ bit tương đối cao, ví dụ như 10 M bps. D ịng sơ cấp ES mà máy thu quan tâm do đó chiếm dụng chỉ một phần nhỏ (ở ví dụ này là 2.5%) tốc độ bit của dòng MPEG -2 TS tổng. Để giảm công suất tiêu thụ, máy thu mong muốn chỉ giải điều chế và giải
mã trong 2.5% p hần quan tâm của mình. Điều này thực hiện được bằng kỹ thuật cát lát thời gian (time slicing).
Nguyên lý của cắt lát thời gian là phát dữ liệu MPE của một dòng sơ cấp ES trong các cụm có tốc độ bit cao tương ứng với một dịch vụ. Trong khoảng thời gian giữa các cụm (off-time), khơng có phần MPE nào của dòng ES này được phát [8]. Điều này cho phép máy thu chỉ kích hoạt trong thời gian thu dịch vụ của mình và tắt nguồn trong thời gian off-time (H ình 3.17).
Máy thu, tuy nhiên, sẽ phải biết khi nào bật nguồn trở lại để thu cụm kế tiếp. Trong một cụm đặc biệt, thời điểm bắt đầu của cụm kế tiếp của cùng một dòng sơ cấp ES được báo hiệu qua tham số delta_t trong phần tiêu đề của tất cả các phần của cụm, nhờ đó sẽ có khả năng chống lỗi truyền dẫn tốt hơn. Trong thời gian off-time, các cụm từ các dòng sơ cấp ES khác được cắt lát thời gian được phát. H ai tham số có thể tác động tới việc thiết lập tham số delta_t phù hợp: Tham số thứ nhất là khả năng bị jitter trên đường truyền dẫn tín hiệu, có thể làm cho cụm bắt đầu chậm hơn so với dự kiến. Điều này có thể khắc phục bằng cách giảm thời gian delta_t của
cụm, theo khuyến nghị ETSI TR 102 377, jitter cỡ 10 ms là có thể chấp nhận được; Tham số thứ hai là thời gian đồng bộ của máy thu, đó là thời gian máy thu cần để bật nguồn, hiệu chỉnh tới tín hiệu phù hợp và bắt đầu thu tín hiệu này. Tham số này phụ thuộc vào việc thực hiện máy thu, do đó chỉ được hiệu chỉnh bởi chính máy thu.
Tốc độ bit đỉnh của các cụm có thể là tốc độ bit của dòng truyền tải MPEG -2 TS, nhưng cũng có thể có tốc độ thấp hơn được phân bổ cho dòng sơ cấp ES. N ếu tốc độ thấp hơn tốc độ bit đỉnh, thì các gói của dòng M PEG-2 TS của một cụm đặc biệt có thể được ghép xen với các gói MPEG-2 TS của các dòng sơ cấp khác.
Nhờ sử dụng báo hiệu tham số delta_t linh hoạt, nên không yêu cầu các cụm có kích thước cố định hoặc thời gian giữa các cụm là cố định. Do đó, một dịng video được mã hố có tốc độ bit thay đổi có thể sử dụng cụm có kích thước thay đổi và thời gian thay đổi giữa các cụm. Chú ý rằng một cụm có thể có nhiều dịch vụ, chia sẻ mã nhận dạng chương trình PID, nhưng có thể được phân biệt bởi các địa chỉ IP khác nhau. Các tham số được sử dụng trong kỹ thuật cắt lát thời gian được
thiết kế dựa trên công suất tiêu thụ và các tham số khác như thời gian truy nhập dịch vụ và chất lượng tín hiệu. Nhờ sử dụng kỹ thuật cắt lát thời gian nên máy thu đầu cuối có thể tiết kiệm 90% - 95% công suất tiêu thụ [8, 1, 5].
Hỗ trợ chuyển giao
Một ưu điểm khác của kỹ thuật cắt lát thời gian là tối ưu hoá sự chuyển giao giữa các tế bào, tức là khả năng thay đổi tần số và dòng dữ liệu thu cùng nội dung trong tế bào khác. Đ iều này đặc biệt quan trọng trong mạng quảng bá D VB-H, trong đó khơng có kênh đường lên và khơng có cách nào cơ sở hạ tầng mạng biết được người sử dụng đang tiến đến biên giới giữa hai tế bào. Chuyển giao dịch vụ được yêu cầu trong trường hợp tế bào lân cận cung cấp tín hiệu tốt hơn với cùng nội dung so với tế bào hiện tại. Đ ể đảm bảo chất lượng dịch vụ, sự chuyển giao phải không ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng hiển thị trên máy cầm tay di động.
MPE-FEC
Khung MPE-FEC
(1 khung FEC=255 byte x 1024 (M ax) = 255 Kbyte).
Dữ liệu âm thanh và video trong môi trường DVB-H được phân phát sử dụng IP datacast, nghĩa là dữ liệu được đóng gói với các tiêu đề IP và được phát theo phương thức như được phát qua mạng Internet. Tuy nhiên, môi trường vô tuyến thường bị lỗi cao do ảnh hưởng của fading, nhiễu và các hiệu ứng truyền dẫn khác. Mặc dù kỹ thuật OFDM được sử dụng để khắc phục các ảnh hưởng của fading chọn lọc theo tần số, dữ liệu yêu cầu cần được bảo vệ tốt hơn bằng cách sử dụng mã sửa lỗi hướng đi (MPE-FEC). Mã FEC được thực hiện ở lớp vật lý. MPE-FEC là không bắt buộc đối với DVB-H ở máy phát cũng như ở máy thu. MPE-FEC được thực hiện theo cách mà máy thu khơng có module xử lý MPE-FEC vẫn có thể thu và hiển thị dữ liệu được mang bởi một dòng sơ cấp sử dụng M PE-FEC.
Nguyên lý của MPE-FEC là bổ sung thêm các mã Reed-Solomon (RS) tới mỗi cụm được cắt lát thời gian. Các bit chẵn lẻ RS được tính tốn từ các IP datagram của cụm. Dữ liệu RS được đóng gói thành các phần MPE-FEC, cũng là một phần của cụm, và được phát ngay lập tức sau phần MPE cuối cùng của cụm trong cùng dòng sơ cấp ES; phần MPE-FEC có table_id khác các phần MPE, điều
này cho phép máy thu phân biệt được giữa hai phần này trong dòng ES. Cấu trúc khung MPE-FEC được mơ tả trên Hình 3.18. M ột khung gồm hai phần: Bảng dữ liệu ứng dụng gồm các datagram và bảng dữ liệu Reed-Solom on với các bit chẵn lẻ. Dữ liệu được phát cột theo cột và từ trên xuống dưới mỗi cột bắt đầu từ góc trái trên cùng của khung. Kích thước của một phần tử của các toạ độ duy nhất (hàng, cột) là 1 byte. Khung có thể có 256, 512, 768 hoặc 1024 hàng.
Trong bảng dữ liệu ứng dụng, các datagram được sắp xếp cột theo cột trong khung. N ếu kích thước của một datagram lớn hơn kích thước của một cột thì datagram được tiếp tục ở cột tiếp theo, ví dụ như datagram 1 và datagram 2 ở Hình 3.18. Độ dài của bảng dữ liệu ứng dụng là 191 cột, nếu có ít dữ liệu hơn tổng dung lượng của bảng, thì các vị trí byte còn lại được đệm bằng các byte zero sau
Độ dài của bảng dữ liệu RS là 64 cột. Trên mỗi hàng 64 byte chẵn lẻ của bảng dữ liệu RS được tính tốn từ 191 byte IP datagram (và các byte đệm, nếu có) ở cùng hàng, sử dụng mã Reed-Solomon RS (255, 191); nhờ đó tạo ra ghép xen thời gian lớn, vì tất cả các byte dữ liệu RS được tính tốn từ các IP datagram được phân bố qua tất cả các cụm. Một đặc tính lựa chọn của MPE-FEC là puncturing, nghĩa là một số cột RS cuối cùng khơng thực sự được phát, do đó làm giảm phần mào đầu của dữ liệu RS tạo ra bởi các cột đệm.
T ruyền dẫn dữ liệu MPE-FEC
Mỗi IP datagram được phát trong một p hần MPE và mỗi cột của bảng dữ liệu RS được phát trong một phần MPE-FEC. Tất cả các tiêu đề của các phần MPE và MPE-FEC bao gồm trường các tham số thời gian thực có kích thước 4 byte, trong đó có 12 bit địa chỉ khởi đầu chỉ thị số byte (được đếm từ điểm khởi đầu của bảng) của vị trí khởi đầu của IP datagram hoặc của cột dữ liệu RS tương ứng, 18 bit tham số delta_t và các cờ độ dài 1 bit để thông báo điểm cuối của bảng và cuối của khung. Các phần tiêu đề của các phần M PE-FEC cũng mang thông tin về số các cột đệm trong bảng dữ liệu ứng dụng, vì thơng tin này phải được biết trước khi thực hiện giải mã RS.
Giải mã ở m áy thu
Một trong những chiến lược giải mã ở máy thu như sau [8]:
Máy thu kiểm tra CRC-32 của tất cả các phần thu được của dòng sơ cấp ES được chọn. K iểm tra CRC-32 cho phép phát hiện ra các phần lỗi, các phần lỗi này có thể bị loại bỏ bởi máy thu. Bằng cách này, chỉ có các phần chính xác được đưa tới giải mã MPE-FEC. Mỗi IP datagram hoặc cột dữ liệu RS thu được chính xác được đặt ở vị trí chính xác trong khung MPE-FEC nhờ sử dụng thông tin của địa chỉ khởi đầu của mỗi phần. Nếu có lỗi truyền dẫn, sẽ có một số khoảng trống còn lại trong khung MPE-FEC, tương ứng với các phần bị tổn thất. Máy thu sẽ coi tất cả các byte thu được chính xác là tin cậy và các vị trí byte khác là khơng tin cậy. Do đó máy thu có thể thực hiện chiến lược giải mã dựa trên-việc tẩy (erasure-based decoding) của mã RS(255, 191), cho phép sửa hai lần số byte lỗi, trong trường hợp
đang xét là 64 byte trên mỗi hàng. G iả sử một IP datagram tương ứng với một cột thì khả năng sửa lỗi là 64 cột bị tổn thất trên mỗi khung.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});