Công nghệ truyền hình di động là công nghệ truyền dữ liệu đa phƣơng tiện di động với các yêu cầu về tƣơng thích với sự đa dạng về kích cỡ màn hình, tiết kiệm nguồn điện để nâng cao thời gian sử dụng pin và băng thông truyền dẫn,…ngoài ra cần chú ý tới khả năng tƣơng tác qua đƣờng truyền thông khác. Công nghệ cho truyền hình di động bao gồm 2 phƣơng thức truyền quảng bá và truyền đơn tuyến trên các nền mạng truyền dẫn là mạng di động hoặc mạng truyền hình. Do vậy mà công nghệ cho truyền hình khá đa dạng. Đối với mạng di động có thể phân thành 2 hƣớng là truyền đơn hƣớng và truyền đa hƣớng và đối với từng công nghệ của mạng di động ta lại có các công nghệ khác nhau tƣơng ứng với từng phƣơng thức truyền. Đối với mạng truyền hình thì có 2 công nghệ nổi bật là công nghệ truyền hình số cho thiết bị cầm tay DVB-H và công nghệ truyền hình quảng bá đa phƣơng tiện DMB.
Việc truyền dữ liệu của truyền hình di động hầu hết sử dụng công nghệ luồng dữ liệu. Đây là phƣơng thức truyền cho phép nội dung đƣợc tải về và chạy thực thi có thể thực hiện đồng thời thay vì phải tải về hết nội dung rồi mới chạy nhƣ truyền thống. Việc truyền tải dữ liệu đƣợc tiến hành theo 5 bƣớc: tạo và mã hóa nội dung, chuyển đổi khuôn dạng dữ liệu, tạo và cung cấp luồng, truyền tải thông qua mạng, thu nhận và chạy trên máy khách.
CHƢƠNG 2. GIẢI PHÁP TRUYỀN DỮ LIỆU IP TRÊN CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH SỐ CHO THIẾT BỊ CẦM TAY 2.1. Tổng quan về hệ thống truyền hình số
2.1.1. Khái quát chung
Xu hƣớng chuyển đổi công nghệ từ tƣơng tự sang số trong lĩnh vực truyền hình ngày càng rõ nét. Với các yêu cầu về công nghệ và thƣơng mại, dự án truyền quảng bá tín hiệu video số, viết tắt là DVB đã bắt đầu hoạt động vào năm 1993 với trên 270 tổ chức từ tất cả các nơi trên thế giới đang hợp tác để phát triển dự án.
Để đáp ứng nhu cầu, dự án DVB đã xây dựng nhiều tiêu chuẩn khác nhau. Một số chuẩn truyền dẫn tiêu biểu nhƣ: DVB-S: Tiêu chuẩn truyền hình số qua vệ tinh. DVB-C: Tiêu chuẩn truyền tín hiệu qua cáp, tƣơng thích với DVB-S; DVB-T: Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất, đƣợc thiết kế cho các kênh 6, 7, 8 MHz; DVB- H: Tiêu chuẩn truyền hình số cho thiết bị cầm tay di động…
2.1.2. Đặc điểm của hệ thống truyền hình số
2.1.2.1. Đặc điểm chung
Mục tiêu chính đối với tất các các hệ thống của DVB bao gồm: Thứ nhất là cung cấp nội dung thông qua mạng tới thiết bị của khách hàng một cách trong suốt. Thứ hai là sự khai thác thƣơng mại cho sự tiêu thụ nội dung một cách an toàn và hiệu quả. Thứ ba là đa chƣơng trình truyền hình trong một bộ ghép kênh số, dễ dàng thu, phát các chƣơng trình. Thứ tƣ là giá thành dịch vụ, chƣơng trình phù hợp với khách hàng. Thứ năm là đảm bảo sự phát triển tƣơng thích với các hình ảnh có độ phân giải cao nhƣ EDTV, HDTV, nhạy cảm thấp với méo giữa các kênh và tỉ số lỗi bit thấp. Cuối cùng là nó có khả năng hoạt động trong mạng đơn tần hay phạm vi phủ sóng rộng.
Trọng tâm chính công việc của DVB đảm bảo rằng nội dung có thể chuyển tín hiệu số từ những nhà cung qua những mạng “trong nhà, mạng cục bộ hay mạng toàn cầu tới những thiết bị đầu cuối.
Tuy có nhiều tiêu chuẩn DVB cho các ứng dụng dịch vụ khác nhau nhƣng tất cả đều có chung một nguyên lý cơ bản của hệ thống DVB, với ba thành phần cơ sở: Mã nguồn ghép kênh MPEG-TS, bộ tƣơng thích đầu ra, bộ tƣơng thích kênh [1].
Hình 2.1: Sơ đồ khối cơ bản cho các hệ thống truyền hình số
Đối với hệ thống DVB, tín hiệu âm thanh và hình ảnh đầu vào đƣợc mã hóa theo tiêu chuẩn MPEG-2, giải thuật MP@ML đƣợc lựa chọn. Theo một số đánh giá cho thấy bắt đầu từ tín hiệu video nguồn 4:2:2 thì có thể cho ta chất lƣợng hình ảnh tƣơng đƣợng hệ PAL đạt tốc độ khoảng 6 Mbit/s. Mã hóa tiếng nói theo tiêu chuẩn ISO/MPEG-2 dựa trên giải thuật MUSICAM với tốc độ bit đƣợc chọn vào khoảng 23 Kbit/s tới 384 Kbit/s và tốc độ bit điển hình để đạt đƣợc một chƣơng trình stereo chất lƣợng cao xấp xỉ 192 Kbit/s.
Sau khi mã hóa hình ảnh, âm thanh các tín hiệu này đƣợc đƣa vào bộ ghép kênh. Tác dụng của bộ ghép kênh là khi có nhiều chƣơng trình truyền hình cần truyền trên cùng một kênh thì dữ liệu các chƣơng trình cần đƣợc “kết hợp” lại bằng một phƣơng thức nào đó, còn ngay trong một kênh truyền duy nhất thì dòng video, âm thanh, dữ liệu cũng đƣợc ghép lại để tạo thành một chƣơng trình.
Các gói MPEG sau khi ra khỏi khối “mã nguồn ghép kênh MPEG-TS” đƣợc chuyển tới khối “bộ tƣơng thích đầu ra”. Bộ tƣơng thích đầu ra của các hệ thống DVB cung cấp các tín hiệu ngẫu nhiên và một mức cơ bản cho việc chống lỗi. Các tín hiệu ngẫu nhiên đƣợc cài vào bộ tạo dạng phổ và nó dựa trên cơ sở của bộ trộn các tín hiệu giả ngẫu nhiên nhị phân. Các gói 188 byte đƣợc ngẫu nhiên hóa, đƣợc mã hóa bởi mã đầu ra Reed-Solomon (204,188). Mã này cộng với 16 byte thêm vào
và đƣa ra khả năng sửa 8 byte lỗi ngẫu nhiên. Với tỉ số lỗi bit 2.10-4 ở đầu vào và các lỗi độc lập thì mã Reed-Solomon cho phép đạt mục tiêu chất lƣợng QEF hay hầu nhƣ không có lỗi.
Tín hiệu cuối cùng đƣợc đƣa tới bộ tƣơng thích kênh, khối này cho phép khai thác một cách hiệu quả dải tần RF với các phƣơng tiện khác nhau bằng việc sử dụng tốc độ symbol cao nhất. Các bộ tƣơng thích kênh cung cấp mã vòng xoắn trong với bộ giải mã Viterbi quyết định bằng phần mềm trừ hệ thống DVB-C, vòng xoắn trong chỉ riêng cho hệ thống DVB-T và bộ phận giải điều chế. Mã trong có độ dài không đổi là 7 hay sẽ có 64 trạng thái lƣới và tốc độ c có thể chọn trong 5 giá trị 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8 để đạt đƣợc dung lƣợng bit yêu cầu và thuận tiện cho việc chống tạp âm và chống nhiễu. Thực tế các hệ thống DVB-S và DVB-T hoàn toàn mềm dẻo trong việc chọn tốc độ symbol, trong khi hệ thống DVB-T tối ƣu hóa với các kênh 8 MHz nhƣng cũng có thể dễ dàng chọn tần số 7 MHz hay 6 MHz bằng các tần số lấy mẫu phía thu khu vực lân cận.
2.1.3. Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất
DVB-T là tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất chính thức đƣợc hiệp hội viễn thông châu Âu công nhận vào năm 1997. DVB-T dùng các kênh VHF/UHF để truyền dẫn tín hiệu số và do truyền trên mặt đất nên ngoài tín hiệu trực tiếp còn có một vài tín hiệu phản xạ đi vào trong máy thu làm cho chất lƣợng hình bị kém. Vì vậy DVB-T sử dụng kỹ thuật COFDM để chống lại phản xạ nhiều đƣờng phù hợp với vùng dân cƣ có địa hình phức tạp và có thể thu di động [1].
Với kỹ thuật này có thể chia dòng bit truyền trên một số lƣợng sóng mang lớn cho nên chu kỳ symbol rất lớn (có thể lên đến 1 ms), mỗi sóng mang đƣợc điều chế theo lƣợc đồ M-QAM (4, 16, 32 hay 64 QAM).
2.1.4. Tiêu chuẩn truyền hình số cho thiết bị cầm tay
DVB-H là tiêu chuẩn truyền hình số cho thiết bị cầm tay. Đây là một tiêu chuẩn mới ra đời đem đến khả năng thu nhận tín hiệu truyền hình trực tiếp đối với các thiết bị di động cầm tay hay tạo cơ hội cho việc phục vụ đúng những nhu cầu, sở thích nghe nhìn cá nhân. DVB-H đƣợc xây dựng dựa trên tiêu chuẩn DVB-T hay thực chất là chuẩn DVB-T cộng thêm một số chức năng cần thiết để đảm bảo thu tín
hiệu tốt trong môi trƣờng thu sóng của các thiết bị cầm tay. Cả DVB-T và DVB-H cùng sử dụng lớp vật lý giống nhau và cùng dùng máy phát điều chế OFDM.
Để phù hợp yêu cầu của hệ thống DVB-H có thêm một số chức năng so với DVB-T nhƣ: phân lát thời gian, MPE-FEC, 4k mode, DVB-TPS.
2.2. Sự ra đời của công nghệ truyền hình số cho các thiết bị cầm tay
Ngày nay, việc sử dụng các thiết bị cầm tay cũng tăng lên rất nhanh. Ngoài ra rất nhiều dịch vụ có sẵn trong điện thoại di động từ những tin nhắn về dạng văn bản đến những dịch vụ internet và thƣ điện tử. Vì thế, việc đƣa truyền hình vào điện thoại di động không là một xu hƣớng tất yếu.
Việc nhận truyền hình kỹ thuật số trong điện thoại di động đã có ở Mỹ và Nhật, ở Châu Âu một vài công ty đi đầu đã thực hiện công nghệ này. Tính đến nay, có một vài vấn đề đã xuất hiện trong việc truyền tín hiệu truyền hình. Ví dụ, với việc sử dụng những kênh truyền thông tế bào, việc truyền dữ liệu rất tốn kém. Ngƣợc lại, một phƣơng tiện khác để truyền tín hiệu hình ảnh tới những thiết bị đầu cuối di động là nhờ việc truyền quảng bá tín hiệu đó với cùng hệ thống truyền quảng bá hình ảnh số mà đƣợc sử dụng cho những tập hợp truyền hình. Tuy nhiên cũng có những vấn đề nẩy sinh từ việc làm này. Việc truyền quảng bá những hình ảnh số tới một thiết bị cố định không giống nhƣ tới một thiết bị di động. Một thiết bị cố định đặt ở một nơi riêng lẻ còn một thiết bị di động có thể đƣợc định vị ở mọi nơi mặc dù cùng một thời điểm di chuyển và có những giới hạn khác nhau đối với những bộ nhận thông thƣờng. Những thiết bị đầu cuối di động có kích thƣớc màn hình nhỏ, thời gian tồn tại của bộ pin thấp và di chuyển liên tục.
Việc truyền dữ liệu IP đƣa ra khả năng gửi nội dung IP trong hệ thống truyền quảng bá để tăng thêm vào khả năng cho truyền hình số. Cũng tƣơng tự nhƣ hệ thống truyền truyền hình số nhƣng khác nhau ở chỗ, thay vì những kênh đƣợc phát trên một đƣờng kết nối sóng vô tuyến tới một lƣợng khán giả rất lớn thì dữ liệu và tệp sẽ đƣợc gửi đi. Việc truyền dữ liệu IP đƣợc thiết kế với sự thu nhận khối của các dịch vụ dữ liệu và các tín hiệu truyền dữ liệu IP có thể đƣợc nhận nhờ hàng ngàn bộ nhận trong miền bao phủ bởi bộ phát. Nó đối lập với Internet truyền thống, về mặt trực giác ta thấy, nội dung không bị đòi hỏi một cách riêng rẽ nhƣng thay vào đó là chúng đƣợc truyền quảng bá tới nhiều máy nhận một cách đồng thời. Về mặt lý
thuyết thì, tất cả các nội dung có thể đƣợc tải trên mạng Internet cũng có thể đƣợc truyền đại chúng. Tuy nhiên rất nhiều dịch vụ IP không đƣợc thiết kế để đƣợc truyền theo kiểu đơn hƣớng duy nhất giống nhƣ đƣợc sử dụng trong giao thức điều khiển truyền tải. Vì thế những dịch vụ này không bao gồm việc truyền quảng bá hay nói cách khác chúng phải đƣợc xem xét một cách khác nhau.
2.3. Giới thiệu về giải pháp truyền dữ liệu IP
Truyền dữ liệu IP là một hệ thống truyền quảng bá đầu cuối để truyền bất kỳ một loại nội dung số nào và cung cấp những dịch vụ sử dụng cơ cấu dựa trên IP. Việc truyền dữ liệu IP đã đƣa ra một ý kiến về việc truyền hình số, thêm vào đó là hình ảnh số, nội dung của IP có thể đƣợc gửi trên hệ thống truyền rộng. Xa hơn, mặc dù DVB-H là một công nghệ đơn hƣớng, sự tƣơng tác lẫn nhau có thể đạt đƣợc nhờ việc sử dụng các kênh truyền thông tế bào giống nhƣ GPRS và W-CDMA. Điều này sẽ tạo khả năng mở rộng các dịch vụ di động dựa trên IP. Việc truyền dữ liệu IP đã tạo ra khả năng gửi nội dung IP trong hệ thống truyền quảng bá để bổ sung thêm truyền hình số. Cũng tƣơng tự nhƣ hệ thống truyền quảng bá truyền hình số nhƣng khác nhau ở chỗ, thay vì những kênh đƣợc phát trên một đƣờng kết nối sóng vô tuyến tới một lƣợng khán giả rất lớn thì dữ liệu và tệp đƣợc gửi đi. Việc truyền dữ liệu IP đƣợc thiết kế với sự thu nhận khối của các dịch vụ dữ liệu và các tín hiệu truyền dữ liệu IP có thể đƣợc nhận nhờ hàng ngàn bộ nhận trong miền bao phủ bởi bộ phát. Nó đối lập với Internet truyền thống, về mặt trực giác ta thấy, nội dung không bị đòi hỏi một cách riêng rẽ nhƣng thay vào đó là chúng đƣợc truyền quảng bá tới nhiều máy nhận một cách đồng thời (RTT 2004). Về mặt lý thuyết thì, tất cả các nội dung có thể đƣợc tải trên mạng Internet cũng có thể đƣợc truyền đại chúng. Tuy nhiên rất nhiều dịch vụ IP không đƣợc thiết kế để đƣợc truyền theo kiểu một hƣớng duy nhất giống nhƣ những cái đƣợc sử dụng trong giao thức điều khiển truyền tải. Vì thế những dịch vụ này không bao gồm việc truyền quảng bá hay nói cách khác chúng phải đƣợc xem xét một cách khác nhau. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.4. Những yêu cầu của truyền dữ liệu IP trong DVB-H
2.4.1. Những yêu cầu về kỹ thuật
Các yêu cầu đối với giao thức để truyền nội dung. Thứ nhất là luồng thời gian thực, nghĩa là dữ liệu vẫn đƣợc thực hiện trong khi vẫn tiếp tục tải về dữ liệu
khác. Thứ hai là việc phân phối tệp không giống nhƣ luồng thời gian thực, tất cả dữ liệu dạng tệp sẽ đƣợc download đầu tiên, sau đó sẽ đƣợc lƣu trữ vào thiết bị đầu cuối trƣớc khi đƣợc truy cập bởi những trình ứng dụng. Chú ý là những tệp đƣợc phân phối sẽ đƣợc mở với những ứng dụng riêng lẻ nhờ việc đối chiếu với loại tệp đƣợc phân phối.
Những giao thức phân phối sẽ đƣợc dựa trên IP và sẽ đƣợc thực hiện cả trong những dịch vụ cung cấp nội dung cũng nhƣ trong các thiết bị đầu cuối truyền dữ liệu IP.
2.4.1.1 Những giao thức dựa trên IP cho các luồng thời gian thực
Phƣơng thức phân phát đối với Teletext sẽ cho phép dùng lại một cách tự động và đơn giản và việc tái định dạng trong thời gian thực của những dịch vụ teletext B trong hệ thống ITU-R đƣợc mang trong những quá trình truyền DVB đã tồn tại [7].
Hỗ trợ cho việc đặt tiêu đề phụ, đƣợc phân phối trên IP, sẽ đƣợc định nghĩa. Dạng thức phát cho việc đặt tiêu đề phụ sẽ cho phép việc tái sử dụng đơn giản và tự động, trong thời gian thực việc tái định dạng của việc đặt tiêu đề phụ của teletext B trong hệ thống ITU – R cũng giống nhƣ việc đặt tiêu đề phụ trong DVB, đƣợc mang trong những quá trình truyền DVB đã tồn tại.
2.4.1.2. Những giao thức dựa trên IP cho việc phân phối tệp
Những yêu cầu cần phải chú ý đối với đặc tính tệp để phân phối. Thứ nhất phải có khả năng phân phối bất kỳ một định dạng tệp nào nhƣ mp3, html, exe,... Thứ hai, giao thức phải có khả năng phân phối những tệp cực kỳ nhỏ, kích thƣớc xuống đến một byte và những tệp cực kỳ lớn, kích thƣớc đến một terabyte hoặc lớn hơn.
Những yêu cầu cần phải chú ý đối với cấu trúc phiên phân phối và việc tín hiệu hoá các thông số của tệp. Việc phân phối tệp sẽ đƣợc diễn ra theo định dạng của những phiên IPDC, cái này có khả năng phân phối một hoặc nhiều tệp. Phiên phân phối tệp sẽ có một bảng mô tả mà ít nhất phải chứa các thông số: thời gian bắt đầu, thời gian thực thi và nó có thể chiếm một hoặc nhiều dòng IP. Trong một phiên phân phối tệp, một hoặc nhiều tệp có thể đƣợc phân phối trên một dòng IP đơn.