III. Cấu trúc hệ thống triển khai IPTV trên WiMAX.
2. Mô hình đề nghị
Mô hình đề nghị cho ứng dụng IPTV gồm sơ đố khối cho trong hình 1.8, và hình 1.9 là ngăn xếp giao thức của dịch vụ IPTV. Mô hình này chú trọng đến
phân loại lưu lượng ở lớp MAC, điều chế và mã hóa thích nghi ở lớp vật lý nhằm cung cấp sự cải thiện về tiêu chí trải nghiệm multimedia cho người dùng IPTV.
Ở headend video, các dòng truyền video được mã hóa và nén từ các chương trình trực tiếp và lưu trữ. Các kênh MPEG được đóng gói theo giao thức RTP và truyền theo dòng truyền UDP hoặc TCP đến lớp IP.
Hình 3.3: Mô hình hệ thống đề nghị cho các ứng dụng IPTV trên WiMAX
Hình 3.4: Ngăn xếp để truyền dịch vụ IPTV trên WiMAX
Các gói IP được đóng gói vào các frame Ethernet sau đó gửi trên mạng thông qua lớp vật lý. WiMAX BS nhận dữ liệu này và giải đóng gói chúng vào
lớp IP, sau đó đóng gói trở lại chúng cho phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật của
MAC và PHY PDU. Lớp vật lý thực hiện sửa lỗi tiến FEC, ánh xạ symbol
và điều chế, bộ phát vô tuyến sẽ truyền các tín hiệu kết quả đến các node di động. Từ đó, các dòng video được gửi đến bộ giải mã của STB hoặc PC để tái tạo lại nội dung video.
a) Lớp MAC
WiMAX là hệ thống điểm – đa điểm kết nối định hướng. Giao thức lớp MAC là một giao thức biên tập dịch vụ động gồm các chức năng: cộng thêm, thay đổi, xóa, hủy các dịch vụ nhằm cho phép việc quản lý định dạng payload thông điệp. Một trong những ưu điểm lớn nhất là nó hỗ trợ chất lượng QoS linh hoạt. Hình 1.10 Trình bày một lớp MAC điển hình. BS nhận lưu lượng IP có thể chứa các loại dữ liệu khác nhau. Tùy theo loại dịch vụ, dữ liệu được gán lưu lượng (đạt chất lượng QoS) phân loại theo dịch vụ sử dụng: UGS, rtPS, nrtPS hoặc BS (ví dụ dòng truyền video dùng phân loại dịch vụ rtPS). Bộ phân loại lưu lượng có qui luật sắp xếp lưu lượng đến theo mức độ ưu tiên của chất lượng QoS yêu cầu. Trước tiên, nó trích thông tin header từ các gói IP và gửi đến khối quản lý kết nối.
Hình 3.5: Lớp MAC hỗ trợ QoS
Dựa trên thông tin header, khối quản lý kết nối gán một Flow ID duy nhất cho mỗi gói. Flow ID sẽ chứa thông tin về loại dịch vụ, loại kết nối cho mỗi gói và sẽ được gán theo giao thức quy định chất lượng QoS trong cơ sở dữ liệu QoS. Với các dịch vụ IPTV, giao thức này đã được gán với các thông số sau: Minimum / Maximum Delay, Minimum / Maximum Data Rate, RetransmiSSion and Requests Policy,… Bộ phân loại lưu lượng căn cứ trên FlowID của gói IP packet và chức năng Scheduling/Queuing để sắp xếp lưu lượng IP tương ứng. Trong trường hợp này, dòng IPTV video có mức độ ưu tiên cao nhất. Công đoạn cuối sẽ tạo WiMAX MAC PDU gửi đến lớp vật lý. Quá trình tương tự sẽ được thực thi theo chiều ngược lại.
Hình 3.6: Cấu trúc lớp vật lý
Hình 3.6 trình bày sơ đồ khối của quá trình thực thi ở lớp vật lý. Theo chuẩn WiMAX, ở lớp vật lý, các gói đến từ lớp MAC trước hết được mã hóa kênh và điều chế. Mã kênh bao gồm các quá trình: ngẫu nhiên hóa, sửa lỗi tiến, mã (RS), chèn (interleaving). Lớp vật lý hỗ trợ các loại điều chế khác nhau (như: QAM, BPSK, và QPSK). Trong thiết kế đề nghị người ta hay dùng kỹ thuật điều chế thích nghi để tối ưu tốc độ mã hóa, nhờ đó tối đa hiệu quả băng thông mà vẫn đảm bảo chất lượng kênh truyền. Sau điều chế, IFFT biến đổi tính hiệu từ miền tần số sang miền thời gian, sau quá trình xử lý trong miền thời gian (như spectral shaping, nội suy). Cuối cùng, các frame được hình thành và gửi đến giao diện vô tuyến (gồm cả IF và RF). Hướng ngược lại hoàn toàn tương tự. Nó bao gồm: đồng bộ thời gian/ tần số, ước tính kênh, cân bằng, giải điều chế, giải mã và chuyển tín hiệu từ miền thời gian sang miền tần số.
Sơ đồ khối bộ thu WiMAX BS cho trong hình 3.7, gồm phần số và analog. Một chú ý ở đây là giải thuật quản lý nguồn để điều chỉnh các thông số của bộ thu (như độ lợi khuyếch đại, mức công suất, tần số sóng mang) để đạt được tín hiệu có chất lượng tối ưu.
Từ lớp vật lý, tín hiệu số với các thành phần I và Q được đưa đến bộ Up- Converter. Sau đó, tín hiệu được chuyển đổi sang analog bởi bộ ADC, qua hai bước chuyển tần số (IF và RF) để “cõng” tín hiệu lên tần số vô tuyến chọn lựa. Tín hiệu được khuyếch đại ở bộ Power Amplifier rồi đưa đến anten để phát xạ. Thông thường, tín hiệu sau khuyếch đại thường đi qua bộ chuyển mạch hoặc bộ ghép phụ thuộc vào phương pháp ghép kênh TDD hoặc FDD.
Hình 3.7: Sơ đồ thu phát vô tuyến