Ch−ơng 4 : Các kỹ thuật xử lý đa ph−ơng tiện
4.2 Các kỹ thuật xử lý tín hiệu đa ph−ơng tiện
4.2.3 Các hệ thống xử lý tín hiệu đa ph−ơng tiện
4.2.3.1 Q trình tiêu chuẩn hóa
Hình 4.9 mơ tả lịch sử phát triển của việc chuẩn hóa quốc tế các thiết bị đầu cuối nghe nhìn. H320 là khuyến nghị về các thiết bị đầu cuối nghe nhìn dành cho N-ISDN theo ITU-T năm 1990. Khuyến nghị này rất thành cơng trong việc đảm bảo tính năng kết nối giữa các thiết bị của nhiều nhà cung cấp khác nhau, đóng góp vào việc phát triển dịch vụ truyền hình hội nghị và thoại video. Sau khuyến nghị này, B-ISDN, các thiết bị đầu cuối và hệ thống mạng PSTN và IP đ−ợc nghiên cứu đ−a đến việc ra đời các khuyến nghị H.310 và H324, H.323 vào năm 1996. Với sự phát triển bùng nổ của thông tin di động và các hoạt động tiêu chuẩn hóa của hệ thống thơng tin di động thế hệ thứ 3, dẫn đến các nghiên cứu của ITU-T về thiết bị đầu cuối nghe nhìn cho mạng thơng tin di động vào năm 1995. Các nghiên cứu dựa theo h−ớng mở rộng khuyến nghị H234 cho PSTN và đ−a tới sự ra đời của H.324 phụ lục C vào tháng 2/1998. H.324 phụ lục C nâng cấp khả năng chống lỗi khi truyền dẫn trên các kênh vô tuyến.
Do H.324-phụ lục C đ−ợc thiết kế theo tiêu chuẩn mục đích chung, khơng dành riêng cho một hình thức thơng tin di động cụ thể nào và đ−ợc coi nh− là mở rộng của H.324, cho nên nó có các tham số kỹ thuật khơng hồn tồn phù hợp với IMT-2000. Để giải quyết vấn đề này, nhóm hành động CODEC-3GPP đã chọn ph−ơng pháp mã hố hình ảnh và âm thanh bắt buộc (CODEC) với chế độ hoạt động tối −u cho các đòi hỏi của IMT-2000 nh− đ−ợc miêu tả trong tiêu chuẩn 3G-324M của 3GPP năm 1999. Những CODEC tối −u cho thế hệ 3G đ−ợc chọn trong q trình này khơng bị hạn chế bởi tiêu chuẩn này của ITU. Các điện thoại thấy hình sẽ đ−ợc sử dụng ở W-CDMA đều t−ơng thích với 3G-324M.
Hình 4.9 Lịch sử của các tiêu chuẩn về thiết bị đầu cuối nghe nhìn
4.2.3.2 Cấu hình thiết bị đầu cuối 3G-324M
3G-324M đặt ra các thông số kỹ thuật cho thiết bị đầu cuối thơng tin nghe nhìn cho IMT-2000, kết hợp tối −u các khuyến nghị ITU-T và các tiêu chuẩn quốc tế khác. Tiêu chuẩn này thúc đẩy sự phát triển các thiết bị chức năng cung cấp cho thơng tin nghe nhìn cũng nh− các giao thức thông tin bao trùm tồn bộ luồng thơng tin.
Do có các ph−ơng thức truyền dẫn ghép thoại và video vào một kênh thông tin di động và các tin nhắn điều khiển đ−ợc trao đổi ở mỗi giai đoạn thông tin nên ng−ời ta sử
Thế hệ thứ nhất Thế hệ thứ hai Thế hệ thứ ba ?
Đầu cuối chung Mạng di động Mạng t−ơng tự Chú thích Mạng Tên khuyến nghị (thời gian )
dụng H.223, và H.245. 3G-324M cũng thúc đẩy các ph−ơng pháp hiệu quả để phát bản tin điều khiển khi có các lỗi truyền dẫn.
Hình 4.10 phác họa một cấu hình thiết bị đầu cuối 3G-324M. Tiêu chuẩn 3G- 324M này đ−ợc áp dụng vào CODEC thoại/video, khối điều khiển thông tin và khối ghép kênh đa ph−ơng tiện. CODEC thoại đòi hỏi hỗ trợ AMR nh− là một chức năng bắt buộc còn CODEC video yêu cầu đ−ờng truyền cơ sở H.263 nh− là một khả năng bắt buộc với sự hỗ trợ của MPEG-4. Trong H.223 phụ lục B, cải thiện khả năng chống lỗi là yêu cầu bắt buộc của bộ ghép kênh đa ph−ơng tiện.
Hình 4.10 Cấu hình thiết bị đầu cuối 3G-324M
4.2.3.3 M∙ hóa đa ph−ơng tiện.
Trong khi nhiều kỹ thuật mã hóa ph−ơng tiện có thể đ−ợc sử dụng trong 3G-324M bằng cách thay đổi khả năng thiết bị thông qua các thủ tục điều khiển thông
tin và thay đổi việc cài đặt CODEC dựa trên việc thiết lập các kênh lơgic, thì 3G-324M cũng đặt ra một số các CODEC bắt buộc tối thiểu để đảm bảo khả năng t−ơng tác giữa các đầu cuối khác nhau.
Với CODEC thoại, 3G-324M yêu cầu loại đa tốc độ nâng cao, có cùng CODEC với dịch vụ thoại cơ bản nh−ng yêu cầu bắt buộc phải tính đến việc đơn giản hóa cho
Mạng IMT-2000 Phạm vi ứng dụng 3G-324 M Phạm vi không ứng dụng 3G-324 M Ghép đa ph−ơng tiện H 223 phụ lục B Trễ đ−ờng thu Điều khiển cuộc gọi Điều khiển hệ thống Số liệu/ứng dụng Vào/ra thoại Vào/ra Video Codec thoại AMR Truyền số liệu CODEC Video
Điều khiển đầu cuối H245
Điều khiển truyền lại Phân /ghép
sản xuất thiết bị đầu cuối. Còn G.723.1 khuyến nghị một CODEC tối −u, đ−ợc xác định nh− một CODEC bắt buộc trong H.324.
Với CODEC video, 3G-324M yêu cầu loại CODEC nh− ở H.263 (không kể các tính năng tùy chọn) là CODEC bắt buộc. Nó cũng quy định cụ thể và khuyến nghị sử dụng video MPEG-4 trong tr−ờng hợp có lỗi truyền dẫn trong thơng tin di động.
4.2.3.4 Ghép kênh đa ph−ơng tiện
Tin nhắn, thoại, video, dữ liệu thuê bao đ−ợc ghép vào một đ−ờng truyền của một chuỗi bit bởi một bộ ghép đa ph−ơng tiện (MUX) để truyền dẫn. Phía thu cần phải tách thơng tin khỏi trình tự bit nhận đ−ợc sao cho phù hợp. Vai trò của MUX hàm chứa các dịch vụ truyền dẫn tùy theo kiểu thông tin (nh− chất l−ợng dịch vụ-QoS và tạo khung).
H.223, kỹ thuật ghép kênh đa ph−ơng tiện dành cho H.324, thỏa mãn các yêu cầu ở trên nhờ sử dụng cấu trúc hai tầng gồm một tầng thích nghi và một tầng ghép. Trong thơng tin di động, cần có u cầu về giảm lỗi khi ghép kênh đa ph−ơng tiện ngoài những yêu cầu kể trên. Chẳng hạn, H.324 phụ lục C có những phần mở rộng về H.223 để hỗ trợ thông tin di động.
Phần mở rộng này cho phép chọn đ−ợc mức nhiễu giảm tùy theo đặc tính truyền dẫn bằng cách thêm vào H.223 những công cụ loại bỏ nhiễu. Hiện tại ng−ời ta đặt ra bốn mức: từ mức 0 đến mức 3. Mức 1,2,3 đ−ợc xác định trong H.223 phụ lục A, B và C. Để đảm bảo tính t−ơng tác, một đầu cuối có một mức nhất định thì phải cho phép cả các mức thấp hơn. Trong 3G-324M , yêu cầu mức 2 là bắt buộc. Các phần sau đây mơ tả đặc tính của các mức từ 0 đến 2.
Mức 0
Ba tầng thích nghi (AL) đ−ợc xác định t−ơng ứng với kiểu của các tầng cao hơn: 1. AL1: Dành cho thông tin dữ liệu ng−ời sử dụng và thơng tin điều khiển.
Kiểm sốt lỗi đ−ợc thực hiện ở tầng cao hơn.
2. AL 2: Dành cho thoại. Có thể thêm vào: Phát hiện lỗi và các số trình tự. 3. AL 3: Dành cho video. Có thể thêm vào: Phát hiện lỗi và các số trình tự.
Tầng ghép kết hợp cả ghép theo thời gian và ghép theo gói để đảm bảo trễ thấp và hiệu quả cao. Ghép gói đ−ợc dùng trong các ph−ơng tiện có tốc độ bit thay đổi, ví dụ video. Ghép theo thời gian đ−ợc dùng khi yêu cầu phải có độ trễ thấp, ví dụ thoại.
Ng−ời ta dùng 1 cờ điều khiển liên kết dữ liệu mức cao (HDLC) 8 bit để làm cờ đồng bộ trong khung ghép. Các bit “0” đ−ợc chèn vào dữ liệu thông tin để cờ này không nằm trong dữ liệu thông tin. Do độ nhất quán của các byte khơng đ−ợc duy trì cho nên việc dị tìm đồng bộ phải đ−ợc thực hiện tại mỗi bit.
Mức 1.
Để cải thiện đặc tính đồng bộ khung trong tầng ghép, cờ đồng bộ của khung này đ−ợc thay đổi từ cờ HDLC 8 bit sang chuỗi giả ngẫu nhiên 16 bit. Việc chèn bit “0” đ−ợc loại bỏ để đảm bảo độ thống nhất trong khung, cho phép dị tìm đồng bộ theo mỗi nhóm byte.
Mức 2
Mức 1 đ−ợc thay đổi để cải thiện đặc tính đồng bộ và khả năng khắc phục lỗi của thông tin tiêu đề bằng cách thêm vào tr−ờng chiều dài tải trọng và áp dụng mã sửa lỗi vào phần tiêu đề khung. Ngồi ra cịn có các tr−ờng tuỳ chọn đ−ợc thêm vào để cải thiện khả năng sửa lỗi cụm của thông tin tiêu đề.
4.2.3.5 Điều khiển đầu cuối
3G-324M sử dụng H 245 làm giao thức điều khiển đầu cuối giống nh− H.324. H.245 đ−ợc sử dụng rộng rãi trong các tiêu chuẩn đầu cuối đa ph−ơng tiện của ITU-T cho nhiều mạng khác nhau cũng nh− trong 3G-324M và H 324. H 245 cũng mang lại lợi thế khi thiết kế các cổng của các kiểu mạng khác nhau.
H245 có các chức năng sau:
(1) Quyết định chủ hay tớ: chủ và tớ đ−ợc xác định khi bắt đầu truyền thông. (2) Khả năng th−ơng l−ợng: đ−ợc hỗ trợ bởi mỗi đầu cuối để có đ−ợc thơng tin
trong chế độ truyền dẫn và chế độ mã hố mà có thể đ−ợc thu và giải mã bởi đầu cuối bên kia.
(3) Báo hiệu kênh logic: mở và đóng các kênh logic và thiết lập các thông số sử
dụng. Cũng có thể thiết lập mối quan hệ giữa các kênh lôgic.
(4) Khởi tạo và sửa đổi bảng ghép kênh: thêm vào và xoá đi dữ liệu đã nhập vào
và ra khỏi bảng ghép kênh.
(5) Yêu cầu thiết lập chế độ cho thoại, video và dữ liệu ng−ời sử dụng: điều
khiển việc truyền dẫn của đầu cuối bên kia.
(6) Xác định trễ mạch vòng: cho phép đo đạc đ−ợc trễ vịng: Cũng có thể đ−ợc
sử dụng để xác nhận hoạt động của đầu cuối kia.
(7) Kiểm tra đấu vòng
(8) Lệnh và ghi chú: các yêu cầu về chế độ thông tin và luồng điều khiển và các
báo cáo trạng thái của giao thức.
Để cung cấp các chức năng này, H.245 quy định các bản tin để phát và quy định giao thức điều khiển sử dụng các bản tin này.
4.2.3.6 Multilink (Đa đ−ờng)
Một trong những đặc điểm khác biệt của IMT-2000 là tính năng đa cuộc gọi của nó, cho phép nhiều cuộc gọi đ−ợc thiết lập tại cùng một thời điểm. Với chức năng này, thông tin nghe nhìn chất l−ợng cao có thể có đ−ợc bằng cách sử dụng đồng thời nhiều kênh vật lý. Để thực hiện đ−ợc thì phải có truyền dẫn nhiều đ−ờng, một ph−ơng thức truyền dẫn làm tăng số kênh vật lý và lấy chúng làm 1 kênh lôgic.
Để thoả mãn yêu cầu này, các nghiên cứu tiêu chuẩn hoá đ−ợc ITU-T H324 phụ lục C về truyền dẫn đa đ−ờng quy định, dẫn đến sự ra đời của H.324 phụ lục H (giao thức đa đ−ờng di động) vào tháng 11/2000. Tính năng này cũng đ−ợc quy định nh− là một lựa chọn trong 3G-324M để cho nó có thể đ−ợc sử dụng làm tiêu chuẩn. H.324 phụ lục H cho phép tới 8 kênh có cùng tốc độ bit đ−ợc tổng hợp.
H324. phụ lục H quy định các thủ tục thông tin đa đ−ờng, cấu trúc khung điều khiển đ−ợc trrao đổi tại thời điểm thiết lập thông tin, cấu trúc khung để truyền dữ liệu và ph−ơng thức ghép số liệu vào các khung đa đ−ờng.