Ch−ơng 4 : Các kỹ thuật xử lý đa ph−ơng tiện
5.4 Viễn cảnh về các công nghệ xử lý tín hiệu
5.4.1 Công nghệ tránh kết nối chuyển tiếp
Cỏc kết nối như trong hỡnh 5.7 xuất hiện trong kết nối di động tới di động được
coi là kết nối tandem của CODEC. Chúng ta đã biết khi cú một kết nối tandem, q trình mó hoỏ và giải mó diễn ra 2 lần hoặc nhiều hơn dẫn đến sự suy giảm chất lượng
do mộo lượng tử trong CODEC. Sự suy giảm chất lượng thể hiện đặc biệt rừ ở những
ph−ơng pháp mó hoỏ với tốc độ bit thấp. Cơng nghệ hoạt động khơng có kết nối tandem (TFO) và Công nghệ hoạt động khụng cú chuyển đổi mó (TrFO) được chuẩn
hoỏ trong 3GPP Release 4 là cỏc cụng nghệ để trỏnh cỏc kết nối tandem, cú thể được
ứng dụng khi sử dụng cùng một CODEC. Ngoài việc trỏnh sự suy giảm chất lượng,
TFO và TrFO cũn cú thể giỳp sử dụng một cỏch cú hiệu quả cỏc tài nguyờn mạng và hạn chế sự gia tăng độ trễ.
Hình 5.9 TrFO Hình 5.7 Tandem
Mã hoá Giải mã Mã hoá Giải mã
Nút B Nút B Đ−ờng truyền PCM 64 kbit/s Hình 5.8 TFO Đ−ờng truyền PCM 64 kbit/s Nút B Nút B Các mẫu thoại gốc Các mẫu thoại đã đ−ợc nén Các bit điều khiển Các bản tin TFO
Nút B Nút B
Sự khỏc biệt giữa TFO và TrFO tuỳ thuộc vào việc cú bộ chuyển mó (TC) trong tuyến thụng tin hay khụng. Trong TFO, những TC giao tiếp với CODEC sử dụng bit
có ý nghĩa nhỏ nhất trong đ−ờng truyền PCM 64kbit/s và ỏnh xạ thụng tin mó húa vào
những bit có ý nghĩa nhỏ nhất (hỡnh 5.8). Ngược lại, trong TrFO, Mỏy chủ trung tõm
chuyển mạch di động (MSC-Server) giao tiếp với CODEC và thực hiện định tuyến
bằng cỏch loại TC ra khỏi tuyến thụng tin để truyền gúi Iu UP mang thụng tin đó mó hoỏ trực tiếp tới RNC ở phớa kia (hình 5.9). Do TFO và TrFO được mạng điều khiển
nên người sử dụng khụng cần biết đến chỳng.
5.4.2 Cơng nghệ mã hố đa tốc độ thích ứng băng rộng (AMR-WB)
Cỏc dịch vụ truyền õm thanh chất lượng cao trong đú cú dịch vụ cung cấp õm nhạc qua Internet đang phát triển nhanh chúng. Hiện tại, cỏc tiờu chuẩn mó hoỏ quốc tế
đã được qui định để cung cấp õm nhạc với chất lượng tương đương với đĩa tích hợp mật độ cao (CD), bao gồm các tiêu chuẩn của Tổ chức quốc tế về tiờu chuẩn/ Uỷ ban
kỹ thuật điện tử quốc tế (ISO/IEC), nhúm chuyờn gia hỡnh ảnh động (MPEG)1, 2, 4,
v.v…Cỏc tiờu chuẩn này chủ yếu sử dụng tần số lấy mẫu 48 kHz (tần số phỏt lại 24 kHz) để đỏp ứng việc phỏt lại nhạc chất lượng cao với tốc độ bit xấp xỉ 48 kbit/s – 128 kbit/s (hỡnh 5.10). Mặt khỏc, cơng nghệ mã hố đa tốc độ thớch ứng băng hẹp (AMR- NB)- một CODEC AMR dành cho cỏc dịch vụ thoại đó được đề cập tới trong chương trước-cú khả năng ỏp dụng cho băng tần phát lại 3,4 kHz và chuyờn dành cho mó hoỏ thoại với tốc độ bit từ 4,75 kbit/s đến 12,2 kbit/s.
Hình 5.10 Phạm vi ứng dụng của CODEC âm thanh/thoại
Tốc độ bít (kbit/s/ch) Băng tần (k H z) Mã hố âm thanh
Với mục đớch xoỏ bỏ sự ngăn cỏch về phạm vi ứng dụng của hai tiờu chuẩn này,
quá trình chuẩn hoỏ AMR-WB đang được tiến hành. Quá trình chuẩn hoỏ này được
nghiờn cứu như một cơ chế mó hoỏ thoại băng rộng (băng tần phát lại 7 kHz) cú thể
được sử dụng chung giữa kờnh UTRAN 3G, kờnh GSM tốc độ đầy đủ (22,8 kbit/s),
kờnh EDGE pha II và kờnh GSM đa khe (n*22,8 kbit/giõy). Cỏc yờu cầu trong đú cú yờu cầu về chất lượng được chỉ ra trong bảng 5.2 và một thuật toỏn với tốc độ bit xấp xỉ 6,6 đến 23,85 kbit/s đó được 3GPP thụng qua thỏng 3/2001.
Bảng 5.2: Cỏc yờu cầu đối với AMR-WB
Yờu cầu Ghi chỳ
Yêu cầu về bộ nhớ 15 kword RAM 18 kword ROM xấp xỉ từ 1,2 tới 2,8 lần AMR-NB Chất lượng
Phải vượt về tỷ số C/I 13dB so với
G.722-48k và G.722-56 k trong điều kiện giả thiết khụng cú lỗi
5.4.3 Truyền thông đa ph−ơng tiện theo gói
Như đó đề cập trong chương trước, IMT-2000 cú thể cung cấp nhiều ứng dụng da phương tiện khỏc nhau như điện thoại video. Do những giới hạn trong hiệu quả sử dụng kờnh, truyền thụng đa phương tiện sẽ chủ yếu được cung cấp trong cỏc kết nối
CS cú tiêu đề hạn chế, đặc biệt trong thời gian đầu khai thỏc dịch vụ. Tuy nhiờn, việc sử dụng đa phương tiện trên giao thức IP đ−ợc hy vọng sẽ phỏt triển mạnh trong tương lai, do khả năng tương thớch của chỳng với cỏc ứng dụng đa phương tiện trờn Internet. 3GPP đang nghiờn cứu cỏc giao thức đa phương tiện và cỏc CODEC với dự kiến đưa ra cỏc cụng nghệ đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) khỏc nhau bao gồm Phõn hệ IM trong CN.
Cỏc hoạt động chuẩn húa thông tin đa phương tiện trờn cơ sở cỏc giao thức IP đang đ−ợc đẩy mạnh như hoạt động chuẩn húa giao thức truyền tải của IETF và chuẩn hoá việc cung cấp các dịch vụ của Tổ chức diễn đàn thông tin đa phương tiện vụ tuyến
(WMF). Cỏc hoạt động của 3GPP tập trung chủ yếu vào ph−ơng pháp mó hoỏ thớch ứng với cỏc đặc tính truyền dẫn của cỏc hệ thống 3G.
Hình 5.11 Cấu hình luồng tin (liên tục) gói
Hai loại CODEC đa phương tiện gúi đang được 3GPP nghiờn cứu cú tờn là
CODEC đa phương tiện gúi cho thoại thời gian thực, tương tỏc và CODEC cho luồng
thông tin ( thông tin liên tục) theo gúi. Loại CODEC thứ hai chuyờn dựng cho luồng thông tin nghe nhỡn, vớ dụ như hệ thống được minh hoạ ở hỡnh 5.11.
Như minh hoạ trong hỡnh 5.12, khả năng hoạt động giúp xác định cỏc loại
CODEC và những đặc tính cơ bản của chúng khụng chỉ bao gồm các CODEC cho
thoại, video và õm thanh mà cũn các CODEC cho truyền văn bản, hỡnh ảnh tĩnh, ngụn ngữ tớch hợp đa phương tiện đồng bộ (SMIL),cỏc ngụn ngữ tả cảnh và cung cấp cỏc giao thức đầu cuối giữa các loại CODEC. Để phục vụ cho lớp truyền tải thì khả năng tương thớch với cỏc tiờu chuẩn của IETF như giao thức truyền tải thời gian thực (RTP), giao thức điều khiển truyền tải thời gian thực (RTCP), giao thức phõn luồng thời gian thực (RTSP) đặc biệt được coi trọng. Trong tương lai, thụng tin đa phương tiện giữa
nhiều loại thiết bị đầu cuối sử dụng Internet sẽ trở thành hiện thực.
Các máy chủ cung cấp nội dung Máy khách Streaming Máy khách Streaming Mạng IP Mạng lõi UMTS Các thông tin về thiết bị đầu cuối và thuê bao L−u trữ nội dung
Hình 5.12 Các đặc tính kỹ thuật của CODEC cho luồng tin gói Hiển thị đồ hoạ Đầu ra âm thanh Các khả năng của thiết bị đầu cuối
Giao diện thuê bao Phạm vi của 3GPP PSS Điều khiển trình diễn Bộ giải mã Video Bộ giải mã hình ảnh Bộ giải mã đồ hoạ véc tơ Văn bản Bộ giải mã âm thanh Bộ giải mã thoại Trao đổi khả năng
Điều khiển phiên
Lựa chọn nội dung Đ ồ n g bộ Kh uô n dạ n g tả i Các g iao Thức FFS Bố c ụ c khôn g g ian và thờ i g ia n
Các từ viết tắt
AMPS: Advanced Mobile Phone System Hệ thống điện thoại di động tiên tiến BS: Base Station
Trạm gốc
BTS: Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc C/I: Carrier / Interference
Tỷ số sóng mang trên nhiễu CDMA: Code Division Multiple Access
Đa truy nhập phân chia theo mã CODEC: Coding and Decoding
Mã hoá và giải mã
CRC: Cyclic Redundance Check Kiểm tra các bít d− theo chu kỳ DS: Direct Sequence
Chuỗi trực tiếp
DS-SS: Direct Sequence - Spread Spectrum Trải phổ chuỗi trực tiếp
Eb/No: Energy of a bit / Noise
Năng l−ợng của một bít/tạp âm Ec/Io : Energy of a chip/ Interference Năng l−ợng của một chip/nhiễu EMI: Environment Mobile Interference
Nhiễu môi tr−ờng di động ERP: Effective Radiative Power
Công suất bức xạ hiệu dụng EVRC: Enhanced Variable Rate Coding
Ph−ơng pháp mã hoá tốc độ thay đổi nâng cao FDMA: Frequency Division Multiple Access
Đa truy nhập phân chia theo tần số FEC: Forward Error Correction
Hiệu chỉnh lỗi thuận FER: Frame Error Rate
Tỷ lệ lỗi khung FH: Frequency Hopping
FM: Frequency Modulation Điều tần (t−ơng tự) FSK: Frequency Shift Keying
Khoá dịch tần ( điều tần trong kỹ thuật số) GOS : Grade of Service
Cấp dịch vụ
GSM: Global System for Mobile
Hệ thống tồn cầu cho thơng tin di động ID : Identification
Nhận dạng
INIT- PWR: Initial Power Công suất khởi đầu
MAHO: Mobile Assisted Hand Off
Chuyển giao có sự hỗ trợ của máy di động MS: Mobile Station
Trạm di động
MSC: Mobile Services Switching Center
Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động (tổng đài cho hệ thống di động) NAMPS: Narrow Advanced Mobile Phone System
Hệ thống điện thoại di động tiên tiến băng hẹp NOM-PWR: Nominal Power
Công suất danh định PCB: Power Control Bit
Bít điều khiển cơng suất PCG: Power Control Group
Nhóm bít điều khiển cơng suất PCS: Power Control Subchannel
Kênh phụ điều khiển công suất PDC: Personal Digital Cellular
Hệ thống thông tin di động số cá nhân (của Nhật) PILOT INC: Pilot Increase
Tăng kênh hoa tiêu
PMRM: Power Measurement Report Message Bản tin báo cáo phép đo công suất PN: Pseudorandom Noise
Tạp âm giả ngẫu nhiên PSK: Phase Shift Keying
PWR STEP: Power Step
B−ớc (điều khiển) công suất
QCELP: Qualcom Code Excited Linear Prediction
Ph−ơng pháp mã hố (thoại) dự đốn tuyến tính kích thích bằng mã của Qualcom QPSK: Quadrature Phase Shift Keying
Điều chế pha cầu ph−ơng RF: Radio Frequency
Tần số vô tuyến (cao tần) SNR ( S/N): Signal to Noise Ratio
Tỷ số tín hiệu trên tạp âm SU: Subscriber Unit
Khối thuê bao T_ADD : Threshold Add Tăng ng−ỡng
TACS: Total Access Communication System Hệ thống thơng tin truy nhập tồn diện TCOMP : Threshold Compare
Ng−ỡng so sánh
TDMA: Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời gian T_DROP: Threshold Drop
Giảm ng−ỡng (tín hiệu) WLL: Wireless Local Loop
Tμi liệu tham khảo
1. W-CDMA Mobile Communications System, John Wiley & Sons LTD, 2002. 2. CDMA Systems Engineering Handbook , Artech House , 1998
3. CDMA RF System Engineering, Artech House , 1998 4. TIA/EIA-95-B, Global Engineering Documents-USA, 1999 5. CDMA General, NEC, 2001
6. Radio Network Planning For CDMA Systems , NEC, 2001 7. W-CDMA introduction, NEC,20001
8. IMT-2000 Project, trang web www.IMT-2000.org , 2002
9. Hệ thống thông tin di động 3G và xu h−ớng phát triển, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2004
10. Thông tin di động thế hệ 3, Nhà xuất bản B−u điện, 2001 11. CDMA 2000, TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, 2001
12. ATM & CDMA technology (Công nghệ ATM và CDMA), LGIC & VNPT (Sách song ngữ ), 1996