Bài giảng Công nghệ truyền hình số di động DVB - H

103 trang huongle 4460

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Công nghệ truyền hình số di động DVB - H", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_cong_nghe_truyen_hinh_so_di_dong_dvb_h.pdf

Nội dung text: Bài giảng Công nghệ truyền hình số di động DVB - H

Chương 4 CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH số DI ĐỘNG DVB-H 4.1 GIỚI THIỆU Công nghệ DVB-H được thiết kế để sừ dụng cơ sở hạ tầng phát quảng bá truyền hình mặt đất số để chuyển giao các dịch vụ đa phương tiện cho các máy di động. Nó có thể sử dụng cùng các khe phổ tần dÙMg cho truyền hình sổ. Công nghệ DVB cho các thiết bị cẩm tay đà được thiết kế để đạt được các mục tiêu cùa chuyển tiếp dịch vụ truyền hình cho thiết bị cầm tay, nó bao gồm: - Dịch vụ quảng bá tiếp cận sổ lượng người dùng không giới hạn - Cung cấp công suất phát đủ lớn sao cho các thiết bị di động cỏ thể làm việc thậm chí cả trong các toà nhà. - Tiêu thụ nguồn pin khi thu kênh truyền hình lựa chọn. - Việc sừ dụng phổ tần phut quảng bá mặt đất, nó dang dần được trả lại tự do vì có kết quả của việc số hoá các mạng ưuyền hình. - Khả năng mã hoá và sửa lồi cung cấp các điều kiện cường độ tín hiệu khả biến cao trong môi trường thiết bị cầm tay.
138 Truyền hinh số di đông - Cơ sở hạ tằng toi ihicu khi triên khai các dịch \ ụ triivci hình cho di động. DVB-H có thê sir dụng cùng cơ sa hạ tầng \ (Vi 1 )\ B-1. Một dịch vụ DVB-H có thê cunu cấp 20-40kênh hoặc li ni tuỳ thuộc vào tốc độ bit hay lên tứi 11 Mbit/s trong một kênh ghép PVB-H, nó có thê tiếp cận tới hànu nghin nmrời xem ờ chế độ quang bá. Duứi đây là các lựa chọn dô cẩu hinh một hệ thốnu - Các chế độ băng thông 5. 6. 7 và 8MỈ Iz - Các chế độ sóni: mang COFDM 2k. 4k. 8k - Các định dạng điều chể gồm có 4ỌAM. 16QAM \ à 64ỌAM DVF3-II được tiêu chuân hoá bới DVB và E'I‘SI duới mă EN 302 304 vào tháng 11 nâm 2004. Lý do cái tiến một cách tự nhiên cùa công nghệ, có nhiều phiên bàn mới với các đặc diêm kv thuậi cơ bản mang tới cho tài khoan phát tricn mới nhất. Công nghê đưực phê chuấn cho phép thư nghiệm ở một so nơi bao gồm llelsinki. Pittsburgh. Oxford. Bác-xè-lỏ-na và Béc-lin. DVB-H cơ sớ Irên tiêu cliuắn mư và lUíTng thích \cVi DVB-T. Nó hướng theo các chế độ quảng bá IP và trên toàn bộ mạng đầu cuối lới đầu cuối ỈP. 4.1.1 Tại sao chọn DVB-H? Phát quàng bá truyền hinh số sir dụng truyền dần mặt đất được sử dụng một công nghệ rộng rãi với hơn 50 nước đà có truyèn dần mặt đất trong chế độ số. niậm chí ớ nhũrm nước truyền dần truyền hình tương tự là quy tấc tiêu chuẩn, truyền dẫn mặi đất số
Chương 4 Cóng nghệ truyèn hinh sổ di đông DVB-H 139 nhanh chóng dược giới thiệu \à tha> thế dẩn Iruyển dần mặl đàl tiriTnu tự. I rong quá trinh truyền, phò tần dang dược giải phóng, với một lín hiệu ghép kênh I)VIÌ-T dmi C(S thê mang tới 6 den 8 kênh, nó dề dàng chiếm khe tần số. Một thànli pliần mờ rộng cùa các dịch vụ Iià>' tới các ihict bị di dộng bời vậy cần cân nhẩc UVi các lựa chọn để phù hcTp \ái sự thay đổi đối với các khuyến nghị của DVB-T, nó dẫn tới các khuyến nghị của DVB-Handhcld. Các dịch vụ DVB-T khônu phù h(ĩp ngay với các thiết bị di động. Vì các tiêu chuẩn cho D\'B-T được làm cơ sờ cho máy thu số cố định với anten trên máy iưcnm đổi kim vả không giới hạn năng lượng pin trong quá ưình thu. Các yếu tố này thực hiện làm cho việc thu thảng DVB-T không phù hợp trong mỏi trường di động, do đặc trưng cùa môi trường di động là cường độ tín hiệu nhỏ hơn nhiều, sự di động và pha đinh. Tiêu chuấP [)VB-H, xác định các vếu tố này thông qua mở rộng h(Tp lý các chi tiêu kỹ thuật, trớ thành môi trường lý tường cho việc ciinu câp truyen hình di dộng. Các ycu lố khác làm giám phát triền DVB-H là các dịch vụ truyền hinh di dộng dựa trên 3G hoặc UMTS, các dịch vụ này với bán chất phát đíTTì hưcimg không có khá năng mỡ rộng trong môi trường rộng lớn. Chúng bị giới hạn trong việc sừ dụng phổ tẩn số \ à tài nguyên mạng tới cung cấp iruyền hình quàng bá đa kênh cho một sổ lượng lớn người dùng đồng thời. Dể mờ rộng, các dịch vụ phát đa hư(Vnj>. đang được xác định như MBMS. 'l uy nhiên sự độc lập cùa truyền hinh quảng bá thuần tuý với lần số mạng di động tế bào có những iru điểm rất quan trọng. Công nghệ phát thanh sổ (DAB) đang có cũng không lý tường. DAB sở hữu băng tẩn truyền dẫn chật hẹp và cần phổ tẩn.
140 Truyẻn hlnh SỔ di động giao thức cho cung cấp đa phương tiện tin cậy. Hệ thống DMB là một phần mờ rộng của các tiêu chuấn DAB nghĩa là cung câp thêm các thuộc tính cho đa phương tiện di động. DVB-H dựa trên lớp IP và phát các gói dữ liệu IP, đó là công nghệ mà có uii điồm hơn DMB ởđiềm này. 4.1.2 DVB-H hoạt động thế nào? DVB-H dựa trên cơ sờ truyền tải IP. Mình ánh được truyền tải sử dụng tín hiệu mã hoá hình ảnh MPEG-4/AVC (H.264). nó có thể cung cấp tín hiệu mã hoá ỌCIF ờ 384kbiưs hoặc ít hơn. Có nhiều bộ giải mă có thé hoạt động trên tín hiệu truyền hinh thời gian thực và cung cấp tín hiệu mã hoá MPEG-4/AVC ờ đầu ra dưới định dạng IP. Vi dựa trên truyền tải IP. DVB-H có thế hồ trợ mã hoá âm thanh và hinh ánh khác ngoài MPEG-4/AVC. về cơ bàn DVB-H là một truyền tải IP, nó có thể hồ trợ mọi loại luồng AV. Ngoài MPEG-4, định dạng mâ hoá Microsoít VC-1 là được sẳp đặt trong tiêu chuẩn DVB-H. Độ phân giải và kích cờ khung có the được lựa chọn bời nhà cung cấp dịch vụ để thoà mãn các mục tiêu tốc độ biưs. Dừ liệu sau đó được phát đi bảng một quàng bá IP (hình 4.1). Trong môi trường DVB-H điển hình một số lượng các dịch vụ âm thanh và truyền hinh có thể được mã hoá bởi một dãy các bộ mã hoá. Tất cả các bộ mà hoá được kết nối bời bộ chuyển mạch tới bộ đóng gói IP (IP encapsulator). sau đó được kết hợp tất cả các dịch vụ âm thanh và hinh ảnh cũng như tín hiệu PSI và SI và dữ liệu EPG thành các khung IP. Bộ đóng gói ỈP cùng cung cấp dừ liệu kênh đế được sấp xếp vào các khe thời gian sao cho máy thu
Chương 4 Cóng nghệ truyền hình số ơi động DVB-H 141 có ihế vần tich cực trong suốt thời gian dé dừ liệu lựa chọn kênh tích cực truyền vào không gian (hình 4.2). Hìnỉt 4. í: Một hệ thôny: iruyên dân truỵên hình di động DVB-H OVB-H Vid*o •udio U vc t> ^ 0 ) u J Q Q T M E O IA FIL£ AUDIO VìDEO HTMƯXML ESQ Myng vA Lớp d|Ch vu L ơ p IP ir u y é n lá i Hình 4.2: DVB-H ỈP Datacasting Bộ đóng gói IP cũng cung cấp nhiều mã sữa lỗi, các mã này có thể cung cấp các tín hiệu đáng tin cậy trong môi trưởng di động tiêu chuân. Tốc độ dừ liệu tại đẩu ra cùa một bộ đóng gỏi IP trong
142 Truyến hình sổ di đõng DVB-H nói chung phụ thuộc vảo kiêu đicii chế cùng như sự khà dụng cùa băng thông. Thông thường thi một kênh ghóp DVIỊ-H sò có ihế có tốc độ dữ liệu là 11 Mbiưs. klii đirợc dicu clic sò lại) ihành một dải sónu mang rộng 7-8Mlỉz. So sánh với một kcMih ghcp 2IMbiưs cho dịch vụ DVB-T trong băng VIII'. Tốc dộ truycn dần cùa DVB-II có hiệu suất ihấp h(ĩii vi lý do chắp nhận sứa lồi ơ mức cao đẽ truyền dần mạnh hcrn tròng lìiôi trirờng ci'ic thict bị cầm tay. Dầu ra của bộ đóng gỏi IP ở định dạng ASl. sau dó dưạc đicu che bởi bộ diều chố COFDM với 4k (hoặc 8k) sóng maim. Bộ diều chê COF'DM cung cấp sự dàn hồi cần thiét dè chong lại pha đinh chọn lọc (sclectivc) và các điều kiện lan truyền khác. Ticu chuắn DVB-T cung cấp cho sóng mang 2k đến 8k tronii điều chc C'OFDM. Chế độ 4k dược dự định dùng cho DVỈÌ-II vi 2k sõng mang không đira ra chế dộ báo vệ thoà đáng chống lại pha đinh chọn lọc tẩn sổ và nó cũng cung cấp kích ihước ỏ nhó hơn bởi \ i yêu cẩu khoảng trống báo vệ trong mạng đ(Tn tần (S1'N). Dằng thời chế độ 8k sóng mang có số lượng sóng mang dày dặc \ à các tần số quá gần dối với dịch chuyến Doppler, chúng rất quan trọng dối với các máy thu dịch chuyển. Do đó. chế độ mới 4k sóng mang kết hiTp chặt chẽ như là phẩn thiết yéu trong tiêu chuẩn DVB-II. Chố dộ 4k đâ dung hoà tốt h(Tn giừa các kích thức ô và hiệu ứng Dopplcr do di chuyển. Một bộ chèn ký hiệu 4k cũng được sừ dụng trong quá trình điều chế. 'l uy nhiên, cần nhận biết răng chế dộ sóng mang thực tế phụ thuộc vào băng tẩn triền khai, ví dụ băng UHF hoặc băng L. Điều chế cho mồi sóng mang trong tập hợp các sóng mang có thể với điểu chế QPSK. 16QAM hoặc 64QAM.
Chuvng 4 Cóng nghệ truyền hình sổ di động DVB-H 143 l iêu chuáii n v iì-n khuyển nghị cho diều chc COFl)M. nó phù hợp clio Cik SI-'N. I lộ thống sir dụnu các dồng hồ thừi gian dựa trên GPS \à nhàn lliời gian dè đam báo ràng tất cá các máy phát tronu niột \ ùng có thố \'ận hành duy trì cơ chc dồng bộ thôi gian, nỏ rấl cằn cho SFN. Diều đó cũng bao hàm ý nghĩa là các bộ lặp có thê dược sư dụim trone \ùim phu tại cùnu lẩn sổ và các bộ lặp đó cung câp thc*m cưcmg dộ lin liiệii tới các mãv thu lại máy di động. 4.2 CÔNG NGHỆ CỦA DVB-H 4.2.1 Nguyên tắc CO’ bản của hệ thống DVB-H Xây dựnu dựa trên các niiuyèn lý cùa tiêu chuấn DVB-T và các tiêu chuân phát thanli số. tiôu chuàn DVB-II bố sung thèm các thành phân chức năng cằn ihict cho các ycu cầu cua môi trường thiểt bị di dộng cầm tay. C'a 1)\'B-T và Í)V|Ị-II dcu dùng chung UVp vật lý \à [)V|Ị-Ị1 có ihè iiríTng thich ngược \ái DVB-T. Như DVIi-T. DVB-H cõ thê vận chuyôn liiong truvcn tai MPEG-2 tưtrnu tự và dùng chung máy phát và cãc bộ diều chế OKDM cho tin hiộu ciia nó. Mục tiêu ùr 20 tới 40 chưcmg trinh phát ihanh và tru\ền hinli cho các thiết bị cằni ta\ có ihô phát bảng I bộ ghép duy nhàt hoặc dung lượng mộl bộ ghép có ihc dùng chung cho DVB-T và DVIÌ-II. Trong llụrc (ố tốc độ bit/s cho mội bộ ghép DVB-H có thc đạt được từ 5 tới 21Mbii/s. DVIÌ-H hỏ trự bô sung cho thiét bị di động cằm tay, Bao gồm việic tiei kiệm pin qua chu Irinh cẩt lát thời gian, tăng cường sự \ừng chác và cái Ihiộn kliá nãnii khỏi phục lỏi so với DVB-T sử dụng sưa lồi {MI-'C-nX’) dõng eói da giao thức. Ngoài ra DVB-H
144 Truyền hình số di động phát quảng bá ám thanh, hinh ảnh và các dữ liệu khác bầng IPv6. DVB-H cũng có thể được cho các tẩn số không quàng bá. Tiếp theo là các thuộc tính cơ bản cùa một hệ thống DVB-H: - Mã hoá âm thanh, hình ảnh, dữ liệu hoậc các fíle - Dùng quảng bá IP đề cung dừ liệu tới da máy thu - Tổ chức dừ liệu vào một nhóm của các gói cho mồi kênh (time slicing) - Thêm dừ liệu tin hiệu thích hợp cho tải thông tin luồng DVB-H - ứng dụng sửa lồi chuyến tiếp và đóng gói đa giao thức - Dùng thời gian lấy mẫu cùa hệ thống GPS cho các mạng đơn tần sổ - Điều chế sử dụng QPSK, 16QAM hoặc 64QAM sóng mang 4k COFDM với việc đan xen tần số. 4.2.2 Thành phần chức năng của mô hình phát dử liệu DVB-IP DVB-H dùng phát dử liệu IP (tham chiếu tới IPDC). Quá trình bao hàm đóng gói nội dung sổ vào các gói IP và sau dó chuyển các gói này trong một bộ thù tục đáng tin cậy. Nen tàng 11’ không hạn chế các kiểu nội dung do dó nó có thẻ tải và vi vậy IPDC phù hợp cho video trực tiếp, tải hình ảnh xuống (qua truyền tệp tin), các tệp tin nhạc, luồng ảm thanh và hinh ảnh (theo định dạng luồng), trang Web, trò chơi hay nhiều loại nội dung khác.
Chương 4 Công nghệ truyến hình số di đõng DVB-H 145 So với các mạng phái đem hmVng IP thì IPDC cung cấp các ưu đicMii nối bật vi các mạng quàng bá có thế vươn tới hàng nghìn dầu cuối (không hạn chế số người dùng) và tốc độdược nâng cao, nỏ luôn sẵn sàng cho tất cả ngưừi dùng. I^ùng IP như công nghệ cơ SCT có ưu điểm là dữ liệu trong đó nội dung có thé dược giám sát cùnu chung các giao thức phổ biến irẻn Internet, các thiết bị không đẩt và các kỹ thuậl quản lý đã sẵn sànu. Môi trưcTiig truyền dẫn cũng dộc lập với kiêu nội dung đang dược vận chuyén. Các kiểu nội dung có thể là truyền hình trực tiếp, các tệp tin âm thanh và hình ảnh hoặc các trang Web HTML/XML. Dữ liệu dc được phát quảng bá bao gồm hai loại - nội dung quáng bá và mô tá dịch vụ, như dữ liệu PSI/Sl và hướng dẫn dịch vụ diện tử. Ngoài ra dữ liệu cũng bao gồm thông tin quản lý bản quyền dc truy cập và thuê bao nội dung. Lớp IP cung cấp các khe mà qua dó thông tin cùa mồi loại được phát đi. 4.2.3 Cắt lát thòi gian (Time Slicing) Một trong nhừng dặc diểm đé phản biệt DVB-H với DVB-T đó là đặc điếm cẳt lát thời gian cua các dừ liệu kênh trên đoạn ghép cuối cùng. Trong trưòmg hợp DVB-T. nhiều kênh sè được ghép với nhau (ví dụ 6 hoăc 8 dịch vụ trong một kênh ghép 8MHz). Tuy nhiên ờ mức ghép kênh, các gói cho các kênh khác nhau liên tiếp nhau. Vi kết quà cùa tốc bộ bit rất cao, máy thu cho mỗi kênh cần hoạt dộng trong toàn bộ thcri gian vì các gói sỗ tới liên tục. Trong truòng hợp DVB-H. bộ đóng gói IP đưa ra khả năng đầy đú cùa việc ghép kênh trong một thời gian giới hạn cho một
146 Truyền hình sổ ƠI đông kênh duy nhất. Do đó các gỏi cho kênh này cụ thô tỡi theo từng chùm, chùm này sau chùm kia. trong suốt ihời gian này. Tronu khi khe này được cấp phát cho kênh này thì không có lỉói từ các kênh khác. Diều này cho phép máy thu. nếu nó chi cần một kênh, hoạt động trong suốt thời gian các gói cho kênh này đưực nhóm lại với nhau (ví dụ trong suốt khe thời gian đirực chi định cho niội kC*nh riêng cụ thế). Vào những thời diểm khác, máy thu (tuncr) có thê đuực tẩt để duy tri nguồn. Nó phái được bật nuuồn trư lại Irước khi khe được chi định tới theo kế hoạch (Ironti iliục tể cằn 2()()nis cho đồng bộ). Cho phép máy thu di động ớ trong chế độ tiối kiệm năng lượng để thời gian thu tín hiệu lên tới 95% phụ thuộc sỗ lirọng dịch vụ đirợc ghép. Trong hạng mục thời gian, dừ liệu có khoaim thời gian từ l-5s được vận chuyển bằng một chùm duy nhất. Nốu tốc độ kênh dữ liệu là IMbiưs (lấy làm ví dụ) máy thu sẽ phái cần 5Mbit/s bộ nhớ đệm cho thời gian 5s không hoạt dộng. Nhir một sự lựa chọn, cho một dịch vụ truyền hình chạy ở 25 khung hình/s, máy thu cần bộ nhớ đệm 125 khung dừ liệu. Các khung được luxi trong bộ nhớ đệm này được hiển thị binh thưòmg và người dùng không nhận biết dược máy thu đang không hoạt động (hinh 4.3). Tống số dừ liệu được truyền trong một chùm bàng mội khung FEC. Nó có thể từ l-5Mbiưs. Khi máy ihu không thu các chũm mong muốn cùa dữ liệu, thiết bị điều hưởng nẳm trong máy cầm tay sẽ không hoạt động và vi thế sừ dụng ít năng lượiig hem. Tuy nhiên có nhiều sự lựa chọn dùng các khoảng thời gian không hoạt động. Ví dụ máy thu có thể đo độ I(7Ĩ1 tín hiệu từ các bộ lặp ở gần tới các bộ lặp không phục vụ đé chuyển giao tới các máy phát hoặc bộ lặp thích hợp hom.
Chuxyng 4: Cõng nghệ truyền hinh sổ di động DVB-H 147 Oc#ì WVI khỏng cd( tM ữ>Oi g*an O ch vu cAt UM t n ỡ ì g ia n THiiiAyViu 0» ch v u 1 O ic h v u 2 O c h v u 3 D ic h « v 4 1 T à l c à c A c9ó t ThỜKMo Tẳtcảcécọôi T á t c ả c ấ c 90t cho đich v ụ 7 — ^ cho dich vụ 4 ThCn g ia n t í > o Ó K Ì> v u 1 TAn suâi cúa cac goi trong dtch Tần suâi cúa cácgót ư o n g ờt gi«n Hình 4.3: Cut lát thri ỊỊian trong DVB-H Nó có thế xếp các dịch vụ có cẩt lát thời gian (ví dụ: DVB-Fi) và không có cát lát thời gian (ví dụ: DVB-T) trong cùng một bộ ghép kênh. 4.2.4 Thời gian chuyển giữa các kênh và các bit báo hiệu tham sổ máv phát (TPS) MỘI trong nhừng vấn đề náy sinh do máy »hu đang ở chế độ tiết kiệm năng lượng dó là thời gian cần đế chuyển kênh truyền hình trên máy di động. Dẻ giám thời gian tìm kiếm và cho phép "phát hiện dịch vụ nhanh", các bit báo hiệu của luồng DVB-T cùng mang thông tin về luồng DVB-11. Khung báo hiệu DVB-T bao gồm 68bit TPS trong đó chi có 23bii dùng cho các tham sổ DVB-T. Khi DVB-H được tải trên cùng một kênh ghép, một sổ bit TPS không được sử dụng được dùng để mang thông tin về DVB-H. Các dạng thông tin sau đây được các bit TPS mang; - Cỏ DVB-H hiện diện trong kênh ghép DVB hay không.
148 Truyến hinh số di đóng - Chế độ 4k hoặc 8k. - Sử dụng cảt lát thời gian. - Sừ dụng sửa lỗi trước. Các bit TPS thêm vào trong luồng báo hiệu ưiiìp tra lại kênh mới được chọn nhanh hơn cùng như chuyên giao trong ironii môi irường di dộng, máy thu DVIi-H hiếu được trạng thái cua u>àn bộ luồng phát. 4.2.5 MPE-PEC Quá trinh thu ở các thiết bị cầm tay rất khác với quá trinh này ở các anten thu sóng mặt đất cố định; - Thứ nhất, tự bản thân anten rất nhò và có hệ số tàng ít thấp. - Thứ hai, thiếl bị cầm tay ở trong môi trường di dộng, tin hiệu thu dược có the trải qua sự dao động mạnh về công suát thu. Mặc dù lớp vật lý mạnh sừ dụng truyền dần OFl)M dã làm giám pha đinh chọn lọc dược giám bớt ánh hường và dù sứ dụng các mạng đơn tần và các tín hiệu thu được tăng cường từ tấl cá các nguồn phản xạ và trực tiếp thì vẫn cẩn tới một quá irình bao \ộ bổ sung dưới dạng chuắn hoá lỗi chuyến tiếp. Dừ liệu âm thanh và hinh ánh trong một môi trường DVB-H được phát di bàng quáng bá IP. Có nghĩa ràng dừ liệu dưực dóng gói với các tiêu đe IP và được phát giống như nó được truyền qua qua Internet. Tuy vậy, môi trường vô tuyến không thân ihiện như Internet và phải chịu một tỷ lệ lồi cao do sự thay đổi các mức tín hiệu, nhiều vá các hiệu ứng truyền dần khác. Do đó dữ liệu cần được bảo vệ tốt.
Chương 4 Công nghệ truyền hình sổ di đông DVB-H 149 Bao vệ dữ liệu được thực hiộn trong trường hợp DVB-H sử dụng công imhệ sứa lỗi chuyến tiep. Các bộ đóng gói IP thực hiện tliôm các chirc nărm cùa MPn-FHC. FEC được thực hiện ờ mức liên kết (vi (Jụ larớc khi dừ liệu dược mã hoá). cần biết ràng DVB-H sìr dụnu lớp vật lý cúa DVB-T (có nghTa diều chế COFDM). COFDM rât \ ĩrnu chac và cung cấp tliu tốt niiay cá dưới điều kiện truyền dần da dmmg. MPE-FF£C cung cấp mirc dộ báo vệ xa hơn và trên cả COÍDM. Mả RS (255 191) Dử I»ệu IP FEC nguòn 1 Khung FEC= 255byteX 1024 (m ax) hay 255kB Hình 4.4: cẩu trúc khiiníỉ MPE-FEC Dữ liệu đén từ bộ mã hoá dirực đặt vào khung FEC, khung sản sàng với sừ dụng mã RS(255.191). Khung bao gồm 1.024 hãng. Mồi hàng có 191 CỘI (mồi CỘI là một byle) dữ liệu IP và 64 C Ộ I dìr liệu FEC từ các mẫu tương đương các byte. Như vậy mồi hãng dại diện cho 191byle dữ liệu IP. dừ liệu này được chuyển đổi bổ sung ihành phần sửa lồi chiiỴcn tiếp thành 255byte. Nếu 1024 hàng dược dùng trong khunu. thi một khung bao gồm 191kB dữ liệu IP và 255kB dữ liệu được phát. Nó cũng được biểu diễn như 1.528 Mbit/s dữ liệu IP và 2.040Mbii/s dừ liệu phát (hình 4.4).
150 Truyền hình sổ di đóng. . Với một bộ mã hoá chạy ở tốc dộ 384kbiưs (48klỊ/s). mộl khung FEC có thể mang 3,97s dừ liệu, nó dirợc phát nhir một chùm. Nó bảo gồm khoảng 100 khung ớ tốc độ mã hoá 25khung/s. Việc sừ dụng FEC làm giám ti sổ tín hiệu trên nhiều cằn thiết đề thu tín hiệu với hệ số lên tới 7dB, đưa ra khá năng phục hôi đáng kể cho các ihiết bị cầm tay trong việc thu tín hiệu truyền dần DVB-H. 4.3 DVB-H QUẢNG BÁ IP DVB-H là một hệ thống truyền dẫn đa phương tiện, nỏ dược kỳ vọng phục vụ nhiều định dạng file và đa ứng dụng. Nó có thể bao gồm luồng âm thanh, hình ảnh, chuyền lài tệp tin. hướng dẫn dịch vụ điện tử, dừ liệu HTML hay XML. Vì thế tiêu chuẩn đã được thiết kế theo một cấu trúc phân lớp hợp lý đế thực hiện các tác vụ này lớp quảng bá IP. Tiêu chuẩn bao gồm một số lcVp và các ngăn xếp giao thức. Lớp vật lý cung cấp truyền tải MPEG-2 và truyền dần nội dung dụa ưên COFDM. Các yêu cầu kỹ thuật đâ được EI SI hoàn thành vào tháng 11 năm 2004. Chi có một thay đổi ở lớp vật lý từ hệ ứiống DVB-T là sử dụng chế độ 4k trong truyền dẫn COPDM. chế độ này phù hợp hơn cho vận chuyền tới các mảy di dộng và TPS. Lớp quảng bá IP cho phép nội dung dừ liệu được vận chuyển dưới dạng các gói qua mạng vật lý DVĐ-H. Nó dùng các ngăn xếp ƯDP/IP ở mức lóp mạng và MPE ờ mức liên kết dừ liệu (hình 4.5). Oữ liệu âm thanh và hình ảnh. được mă hoá bằng H.264/AVC và được ghép luồng dùng dưới lớp UDP/IP ờ trong lớp
Chuxyng 4 Cóng nghê truyẻn hình sổ di đõng DVB-H 151 irnu dụng. Tín hiệu cũng dưực mang di qua mạng các lớp mạng và lớp liên kết dìr liệu. Hưừng đển Luông V*Oeo ĩru y ể n Lởp ưng dirìg điộn tử H 264/AVC FLUTE/ALC UDP Lớp m ang IPv6 FEC c4l 141 thở) C h u y ^ MPE Lởp h«n két dử Qian vùng »NT Chéđó4l( TPS DVB-T Lớp vM tý /lình 4.5: Chùm giao thức DVB-H Ọuáng bá trong DVB-H được dịnh nghĩa trén cơ sở IPv6. Quàng bá cung cấp khả năng mềm déo hem trong quản lý các ứng dụng và Urơng thích với các yêu cầu ímg dụng IP trong tương lai- cãc ứng dụng >êu cẩu tương tác và ắn định địa chi cho tất cả các Iiiãy di dộng cùng với an ninh vả thuộc tinh IPv6. 4 .4 KIẾN TRÚC MẠNG Tiêu chuán DVEÌ-H được thiết kế ờ iiiột mức độ cho phép khai thác hệ thống truyền hình quàng bá mềm dèo với nhiều cấu hình có thê cùng vứi các mạng truyền hình sổ đang có sẵn hoặc lẮp dặi mới. Cần tin tmVng rẩng trong khi truyền dần DVB-T đi kèm với các antcn tương đối lớn trên mái nhà thì DVB-H lại cẩn phải
152 Truyến hình số di đỏng . tiếp cận tới các anlcn rất nhó ỡ trong môi trưòng di dộnti. Có một yêu cầu nừa đỏ là truyền dẫn cá bèn trong các toà nhã. Bói vi các yếu tố này, công suất phát xạ đảng hướiig hiệu dụng (EIRP) cẩn phải cao hcm rất nhiều cho hệ thống DVB-H. Công suất phát cũng phụ thuộc vào chiều cao anten. Ví dụ, nếu EIRP yêu cầu cho một máy di dộng với ngưỡng công suất tổi thiểu -47dB trong phạm vi 5km là 46dlỉni (P = 20W) cho anten có chiều cao 120m, thì với antcn có chiều cao là 25m sẽ yêu cầu xấp xi 70dBm EIRP (P = 10kW). 4.5 TRUYỀN DẨN DVB-H Công nghệ DVB-H được thiết ké đé dùng chung hạ tầng DVB-T có sẳn, hạ tầng này đà được triển khai cho iruyền hình số. Hom nừa việc dùng chung mạng DVB-T đà dẫn đén xem xẽt đặc biệt trong khung cơ sã các yêu cầu kỹ thuật. DVB-H có thế được vận hành dưới 3 cuu hình mạng san: 1. Mạng dùng chung DVB-H (dùng chung bộ ghép MPK(i-2): Trong một mạng dùng chung DVB-H các kênh truyền hình di dộng sau IPE (bộ đỏng gói IP) chia sè bộ ghép DVB-1’ với các chương trinh ưuyền hình mặt đất sổ khác. Các chương trinh Iruyèn hinh số mặt đất sẽ được mâ hoá dạng MPEG-2, trong khi các chưcmg irình truyền hinh di động được mă hoá MPEG-4 và IPE. Bộ ghép kênh kết hợp chúng vào một iuồng phát duy nhất, sau đó luổng này dược phát di sau điều chế (hình 4.6).
Chương 4 Cõng nghé truyền hình số di động DVB-H 153 O é » Ữ V B T TV Wf>CO-ỉ líPCG-ĩ ỉiình 4.6: DVB-H trong ghép kênh dùng chung 2. N^ạng phân cấp DVB-H (chia sẻ mạng DVB-T theo phân cấp): Trong một mạng phản cấp, điều chế phân cấp với 2 luồng: DVB-T và DVB-H, chúng tạo thành một phần của đầu ra bộ điều ché (hình 4.7 miêu tà chia sé mạng theo phân cấp). DVB-T được điều chế như luồng có quyền ưu tiên thấp, DVEi-H là luồng có quyển ưii tiên cao. Trong trường hạp quyền ưu tiên cao, điều chế vững chắc hơn (chảng hạn như QPSK) và đối lập với ưu tiên thấp hơn có the là 16ỌAM. Phương thức điều chế "mật độ" thấp hom mang lại khả năng hảo vệ cao hơn chổng lại lỗi và điều chế mật độ cao hơn mang lại khá năng chống lồi thẩp hơn. 3. Mạng chuyên dụng (dành riêng) DVB-H: Sóng mang DVB-T dược sừ dụng dành riêng cho truyền dần DVB-H. Trong một mạng chuyên dụng, sóng mang COFDM sẽ được dùng riêng bởi truyền hinh di động, các kênh âm thanh như là một quàng bá IP với vỏ bọc MPEG-2. Các mạng chuyên dụng thường được sử dụng
154 Truyến hình số d đỉông bởi các nhà khai thác mới - những nhà khai thác không C) HTìạng quàng bá mặl đất (hình 4.7). / Đòig ít>Ò CPS 4 .6 MẠNG MÁY PHÁT DVB-H Các hồ sơ thực thi DVB-H cho một máy thu tham chiếu (ETSI 102 377) và phục vụ cho thiết kế hệ thống, rhiết kế quy định ti sổ C/N là 16dB. Vùng phù trong nhà thông thường cần xcm xét suy hao truyền dần là 1 IdB hoặc hom. Áp dụng các tham số thiết kế. một thành phổ rộng lớn như Pa-ri hay Niu Dê-li thường sẽ yêu cầu 17-20 máy phát.
Chương 4 Công nghệ truyền hình số ƠI đồng DVB-H 155 Phụ thuộc vào yèu cầu vùnii phú sóng, các hệ thống DVB-H có thể được thiết kế theo mạng đan tần số hoặc mạng đa tần số. - ỏ phu .sónịỉ DVB-H MỘI thi trấn nhò có thể được phú sóng bời một "ô" DVB-H duy nhất bao gồm một máy phát và 10-20 bộ lặp. Các bộ lặp được yêu cẩu phu sóng trong các vùng "bóng" dấu do địa hình địa lý. Một bộ lặp thực chất là một máy phát nhó với một anten có độ tăng ích cao đế thu tín hiệu từ máy phát chinh. Do các yêu cầu SFN, cấu hình trên không thể mờ rộng quá giới hạn vì trề thời gian thu từ máy phát chính sẽ gây ra tin hiệu bị phát lại, lệch pha với máy phát chính. Số lưcimg bộ lặp trong một ô DVB-H được xác định theo công suắ' cúa máy phát cũng như chiều cao của tháp phát sóng. Tháp càng cao giảm được vùng bóng và giâm được sổ lượng bộ lặp cần thiết cho một vùng địa lý đó. - Mụn^ đơn lần số Các vùng rộng lớn (một thành phố hay vùng xung quanh 50km theo bán kính) có thé được phù sóng bẳng cách sử dụng một SFN. SFN bao gồm một số các ô DVB-H, mỗi ô cỏ một máy phát và một số bộ lặp. Máy phát thu tin hiệu ở dạng một luồng phát MPEG-2. nguồn gốc từ IPE (hình 4.7). Một mạng IP được dùng để phán phối tín hiệu tới các máy phát trong vùng quy định. Tất cả vị trí máy phát nhận được cùng một tín hiệu, với thời gian được gán tem dồng hồ GPS. Tại mồi vị trí máy phát bộ điều chế COFDM đông bộ tín hiệu bẳng việc tham chiếu thời gian GPS sao cho tẩt cả các máy phát, phát tín hiệu đồng nhất về thời gian mà không quan tâm tới vị trí dịa lý của chúng, số lượng bộ lặp có thể tăng lên để
156 Truyén hình số di động dùng cho thu tin hiệu trong nhà. từ đó dần dén thuật ngừ SFN dày đặc. Hình 3.8 niô lá các khoảng cách tương dối SFN điển hình. \ Hình 4.H: KhoànịỊ cách tưtìmg đổi SFN. Tất ca khouriỊỉ cách trên cơ sư điều ché I6ỌAM với khoủnịỉ hao vệ 4 ' cho C()FDM - Các mạng đa tần số Khi yêu cầu vùng phũ sóng rộng (ví dụ cà một vùng lãnh thồ. kích thưởc vài trăm km^). nguồn một tín hiệu lừ mộl IPE duy nhất là không thực tế do có ihời gian irề khi cung cấp lin hiệu cho tất cà máy phát. Trong trường hợp như vậy, các máy phát ở ngoài một khoảng cách nhất dịnh sử dụng các tần sả khác. Dựa trên cấu hinh này, cần tới năm hoặc sáu khe tần sổ đề phù sóng quốc gia. Trong trường hợp này. thường phân phát tín hiệu thông qua một vệ tinh sao cho hàng trăm máy phát có thẻ được phù sóng, kể cả các vùng xa xôi.
Chương 4 Công nghệ truyền hình số di đòng DVB-H 157 4.7 ĐẦU CUỐI VÀ CÁC THIẾT BỊ CẦM t a y I)V|Ị-II cunu cấp mộl công nuliộ quang bã ihành công tín hiệu truyC'ii hinh trực tiep bang \iệc mã hoá nội dung và phát các gói IP sau khi áp dụnu FI:(’. Tuy vậ\ . thict bị đầu cuối thu là điện thoại di dộng (chăng hạn Nokia N92). chúng cần hồ trợ anlcn thu cần ihiôt dê thu lín hiộu. lìộ dicu chinh cộng hường một chip và bộ mã hoá DVlì-H cung cấp mộl cách ihirc hiệu quá dê thu truyẻn hình di dộng Irên máy cam tay vứi diều kiện các máy câm tay đã được trang bị thêm một img dụníi truycn hinh ngoài các chức nâng thônu tliưimg thoại và dữ liệu sư dụnt! trong mạng 3G. DVB-H vì vậy không phai là một công nghệ trong băng như MBMS. Các máy ihu DVB-H trong hầu hci các điện thoại di động có một kênh hồi tiếp qua các mạng 2G hoặc 3G. đây là điêm khác biệt so với các máy thu quang bá thông ihưmig khác. Có nghĩa các nhà khai thác quang bá có thê sứ dụng các thuộc tính này đê có thêm điều khiên qua việc bán các chương irình quàng bá, báo vệ nội dung và quán lý bàn quyèn số. Sự cần ihiét kết hợp những ihuộc tinh nà> dần tứi các cách tiếp cận khác nhau đòi chút ớ phạm vi bảo vệ nội dung hoặc giám sát lưưng tác kC*nh hồi tiếp. Các tiếp cận khác nhaii này dã dược phản ánh trong các hồ sơ ghi nhớ và là một vùng cua íiội tụ các tiêu chuản trong tươnjỊ lai. 4 .8 MỘT HỆ THỐNG TRUYỀN DẨN DVB-H CHO TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG Một so các nhà cung cấp thiết bị đang cung cấp các giái pháp đầy đù chi) phát quáng bá DVB-H. Một giái pháp đầy đú bao gồm:
158 Truyẻn hình số di động - Các bộ mã hoá hinh ảnh vả âm thanh MPl-G-4/WMV9 - Các bộ đóng gói DVB-H IP - Hệ ihống truyền dần DVB-H - Bộ lặp - Bộ ihich ửng SFN - Hệ thống máy thu GPS. Một ví dụ của hệ thống mã hoá. đỏng gói IP \à iniyền dần cùa truyền hình di động sử dụng dòng sàn phầm DVB-II :ừ các hệ thống băng rộng duy nhất là một ví dụ minh hoạ. 4.8.1 Các bộ mã hoá cho truyền hinh di dộng Video đuợc mã hoá bàng bộ mã hoá MPEO-4/11.264. chuyển đổi sang phân giài tiêu chuẩn CIF hay ỌCIF. Thường thì bộ mă hoá thòã gian thực dược sử dụng cho các ứng dụng truyền hinh di động DVB-H lã môi trường truyền dẫn có khả năng mâ hoá QCIF hoặc độ phản giài cao nhất thành MPEG-4 và cung cấp đầu ra ở dạng IP cho bộ đóng gói IP tiép theo. Một ví dụ là bộ mâ hoá MPEG-4/DVEN 1000 từ các hệ thống báng rộng duy nhất. Bộ mà hoá MPEG-4/H.264 được sừ dụng cho mã hoá theo thời gian thực và phát quảng bá âm thanh và hinh ảnh trực tiểp hay các tín hiệu âm thanh tương tự thành luồng dă mã hoá MPEG-4/H.264. Bộ mâ hoá có thể được dùng rộng rài trong các ứng dụng từ mã hoá fìle và tạo luồng nội dung ghi từ trưức tới mă
Chương 4 Cóng nghệ truyển hinh số di đông DVB-H 159 hoá theo thời gian thực và phát quaim bá các nguồn \ ideo trực tiếp. Nỏ cỏ thô phục vụ clio tạo luồnu dtrii hir(Vng/da hiríVng. ghi thành tệp tin và tạo luồng các nội dunii dã mã hoá trưác. Một vài vi dụ cua các phương thức dựng cẩu hình: - I lai kênh. C1F. 30/25khung/s. 340-500kbiưs - Hai kênh. 720 X 480. 30khuiig's. 2Mbiưs - Một kênh. 1280 X 720 HDTV. 2f)khung/s. 2Mbiưs. 4.8.2 Đóng gói IP Dóng gói IP là giai doạn tiếp theo trong quá trình chuẩn bị tín hiệu DVB-H đc phát di. Bộ đóng liỏi IP thực hiện đa chức năng, bao gồm kết liợp cùa các dịch vụ khác nhau, tích hợp các luồng dữ liệu PSl 'Sl. cung cấp diều khiên cẩt lãt thời gian và đóng gỏi MPE. Một \ í dụ diến hình cua bộ đóng gỏi IP từ các hệ thống bănu rộng (Ju\ nhấl là bộ dónu gói IP DVH 6000 với các dặc điềm được liệi kê bên dưới: - Mã hoá Rced Solomon theo yêu cẩu người dùng cho từng dịch vụ - Lập lịch chùm dộng dc cực dại bàng thông - Các tồc dộ bit/s diều chinh thích ứng dầu ra ASI - Dièu khiển cảt lát thời gian chính xác - Tich hợp không gián doạn thành SFN - Hồ trợ nguồn II’ tốc bit ihay đối và cố định
160 Truyền hình sổ a động - Diều kliién SNMP và Web - C}iao dic*n GUI qiuin lý mạng - (iiao diện niiưõi dùng irực giác - 1 lồ trạ các luồng dẩu \ ào IFv4. IPv6 - Tạo hang NH. IN r. PAT, PM I - Lập lịch bàniỉ SI/PSI và xứ lý tuy theo >êii cằu ihời gian eiữa các phần và chèn vào luông tru\en lai. - 23-128 dịch vụ (phụ thuộc vào cấu hinh phan círniỉ) - Lên tới 8Mbiưs thòng lưọmiĩ - Tuân theo các chuấn: + HTSI HN 301 192 + E rsi liN 300 468 + l£TSI liN 300 744 + liTSI TS 101 191 + 1S0/IEC 13818-1 + is o /n ic 13818-6. Bộ dóng gỏi IF cung cấp mộl đầu ra ASl cho bộ ilicu chế. 4.8.3 Điều chc 1 in hiệu vô luycn cao lẩn được điều chế thành COI DM bfìri bộ dièu chc. Bộ dièu chế trong trường hợp DVlì-H cõ thèm các
Chương 4 Cóng nghé truyển hình số ƠI đông DVB-H 161 cliức năng dê thực hiện hcrii các cliửc năiìg cư bán, ví dụ điêu chê luồim ASI thành CX)I'I)M. Dầu tiên là dièii chế phân cáp DVB-H. trong đó có 2 sóng mani’ MPtì(i-2 có thề dược tạo ilìành (cho DVB-H và DVB-T). Dicu chc phân cấp cỏ thê giúp phát cùni: kênh cho các máy câm tay di dộn!: CÙIIIỈ các aiitcii cố dịnh trôn nóc nhà. Bộ điều chế có thể thiốl lập bủng thôiiii dằu ra 5. 6. 7 hay XMHz. dưa ra sự mềm déo tnMii: quy hoạch truyền dẫn hoặc Iriôn khai ờ một nước cụ thê. QCtPTÌểỰ* c;ve H I TVđoprUrg'* ưto điu cuỏ« DV61000 tp 8« mA NM D v F Dvttooo DVCMOO rvđ6*>^9i*> t>M’M h-/on9 ASi Quyéfi ư u hén tfiAp Dv» ĩ lỉình 4.9: Triên khai hệ ihốnỊỊ truyền dãn truyền hình di độnỊi DVB-H Một vi dụ là thiét bị diều chổ DVB-H DVM-5000 từ băng rộng duy nhất với các đặc diêm kỳ thuật di theo: - Đầu ra tần số vô tuyến từ 3()MHz tới IGHz - nỗ Irự chế độ phân cấp dầy dii - Hồ irạ SFN vả Mỉ-N - Chuyền mạch không gián dOiỊ*’ uiừa các đẩu vào
162 Truyèn hình số di đừ ig - Hiệu suất MER cao - Tiển sửa lồi kỹ thuật sổ tuyến tính và phi tuyén - Điều khiến từ xa trình duyệt Web - Điều khiển từ xa SNMP - Hồ trợ DVB-H đầy đù. 4.8.4 Máy phát DVB>H và các thành phần khác Một hệ thống các máy phát DVB-H với hệ thống bâng rộng duy nhất công suất tới 200W là DVB-H-TX50/100/200 tir các hệ thống băng rộng duy nhất. Nó cũng có các bộ thích ứng Sỉ N (ví dụ bộ thích ứng DVB-T/DVB-H DVS 4010 SFN). các bộ dicu chẻ DVB-T/DVB-H (DVM5600) và một hệ thống thu GPS. Các máy phát DVB-H và các bộ lặp DVB-H luôn sẵn sàng từ một số các nhà cung cấp thiết bị. Ví dụ máy phát trạng thái thống nhất DVB-H Atlas từ Harris với hiệu năng còng suất 9kW và bộ lặp DVB-H Atom với công suất từ 5 đến 400W. 4 .9 KẾT LUẬN Trong chưcmg này đà đề cập đầy đù và tổng quan nhất về công nghệ DVB-H. bao gồm cách thức hoạt dộng, các thành phần cấu thành nên một hệ thống truyền hình kỹ thuật sổ cho thiết bị cẩm tay di dộng: Các bộ mả hóa MPEG-4/H.264, bộ đóng gói IP thực hiện quảng bá IP, các điều ché COFDM ghép theo bậc và dồng bộ. Qua nhừng phần trinh bảy vá phán tích trên ta có thé đưa
Chương 4 Cõng nghệ truyèn hình số di đõng DVB-H 163 ra mộl số đánh giá về các ưu điểm cùa hệ thống truyền hình di động mặt đất DVB-H: - Là một tiêu chuẩn mờ với những hồ trợ và giải pháp từ hơn 60 hàng sàn xuất thiết bị - I.á một tiêu chuẩn hoàn thiện với nhiều nhà phát triển thử nghiộni và thương mại hóa - Một tiêu chuân linh hoạt với một khoảng rộng cho thiết kế mạng - Lượng tiêu thụ nàng lượnu thấp với thông lượng dừ liệu cao. cho phép hơn 30 dịch vụ trong một kênh ghép - Được xác dịnh dùng trong liên kết với các đặc trưng cùa hệ thống DVB-IPDC - Có khá năng chia sè phồ tần và sự đẩu tư với các mạng DVB- r sẵn có.
>ĩ . ' •':- • ' , '. ĩ ÍT^ 'À: 't> .• 1 •• ■r-v 'l* '•V ’< • • * ■*:»■ 1' V. » ^ ‘i‘ • L- Ỉ9' u"- -
Chương 5 TRUYÊN HÌNH DI ĐỘNG sử DỤNG CÔNG NGHÊ 3 G 5.1 GIỚI THIỆU Dược bất dầu với mạng 2,5G như GPRS, EDGE và cđma One vào cuối những năm 1990 với dịch vụ luồng truyền tài Clip ngẳn. Các nhà khai thác đã nâng cấp các mạng thuần thoại trở thành có khá năng truyền dừ liệu. Người sử dụng có thể thiết lập các cuộc gọi dừ liệu sử dụng các kết nối chuyển mạch kênh hoặc các kết nối GPRS thuần chuyển mạch gói. Người sừ dụuìg cdma One \ à CìPRS luôn luôn kết nối sử dụng các kết nối chuyển mạch gói. Giao thức ứng dụng khòng dây (WAP) dà được chuấn hoá và dược chi dịnh làm giao thức lựa chọn dé truy cập các ứng dụng khòng dây qua không khí. Tuy nhiên, trong thời kỳ đầu tiên này, việc sử dụng dừ liệu trong các mạng còn nhiều hạn chế. Truy cập Internet, tuy cỏ thể thực hiện dược nhưne sự hấp dẫn bị hạn chế bời màn hinh nhỏ xíu và sự hạn chế của bàn phím. Các nhà khai thác dễ nhận ra lợi ích rất lớn từ những mạng tiến hành song song với Internet. Điều này cho phép các dịch vụ video sưeaming (luổnị video) thực sự phát triến lan rộng như cuộc gọi thấy hình, sử dụnị giao thức H.261 trong các mạng viễn thông cố định.
166 Truyển hình số di độrq Độ khả dụng của các video clip có độ nén cao dưứi thuật t)án nén mới như Windows mcdia hay MPEG-4 \ à chúng không ngmg được chuẩn hoá bài tổ chức 3GPP cũng như i ril- I' và các lồ ckức khác tạo ra thuận lợi cho các nhà khai thác các mạng di dộng 2G và 2,5G như tác dụng của đòn bẩy về khả năng về dữ liệu trong mxng và việc cung cấp các video clip. Rất nhiều mạng GSM, GP^S, CDMA đã bất đẩu đưa ra các dịch vụ tải các clip như video streaming có giới hạn. Đáy là một biện pháp không nhỏ lạo đều kiện thuận lợi cho sự gia tảng các ứng dụng da phương tiện chu :ác máy cầm tay di động về nội dung nghe nhìn. Sự khới đầu cùa dch vụ video sb^aming được giới hạn với các video clip ngẳn. với 30s và tốc độ khung thấp tầm 15khung/s. Với sự sẵn sàng cùa máy dện thoại cầm tay và sự sừ dụng gia tăng trên mạng 2,5G đâ tới rr.ức giới hạn khả năng cùa mạng dưới dạng luồng truyền hay tải các video tới lượng lớn người sử dụng. Sự giới hạn này là điều hcàn toàn thấy được các khung rồng và các hình ánh bị ngát quãng. :ổc độ trung bình ưên kết nối 2/2,5G trung binh là 40-50kbiưs. Đây cũng là tiêu điểm chinh cùa mạng 3G, mạng được thiết kế để tăng hom nừa khả năng về dừ liệu. Khi nói về dịch vụ truyền hinh di động được triển khai qua mạiig 3G, điều đỏ cỏ nghĩa mạng 3G là các phát triển nâng cao như Multimedia Đroadcast and Multicast Services (MBMS), IX Evolution Data Optimized (IXEV-DO: Phát triển tổi ưu dừ liệu) và truy cập dữ liệu gói đường xuống tốc độ cao (HSDPA). Những sự phát triển này được thúc đẩy bởi nhu cẩu sẵn sàng các dịch vụ truyền hình di động cho sổ lượng người sử dụng ngày càng tiừig trong củng mạng tể bào. Ngày nay, các dịch vụ video clip streaming cùng như hình ảnh trực tiếp phát ưìển mạnh cả về nội dung, như tin tức cập nhật.
Chương 5 Truyèn hình ơi động sử dụng công nghệ 3G 167 thòi tiét, các chương trình tin nhanh thé thao ưa thích và phim hoạt liinh. Các phiên bàn chư(Tng trinh phồ thông cho di động dã được lựa chọn đầu tiên như vậy. cùng vỡi nội dung và chương trình được thiết kế đặc biệt dành cho truyền hình di động; - Mobile ESPN - một dịch vụ vô tuyến đâ được khởi phát cho các cò động viên thể thao. - Mạng GoTV với nhừng nội dung cung cấp từ đài ABC và Fox sports, giống như dựng chương trinh gốc. - Verizon V CAST là dịch vụ tải các video-clip được cung cấp qua các mạng Verizon's EV-DO và cdma 2000. - Sprint TV Live! được cung cấp bởi Sprint qua mạng PCS Vision cung cấp một số kênh có nội dung liên tục, hầu hết là truyền hình trực tiếp. Tất cá các nhà khai thác ở châu Âu. cháu Á, châu Mỹ La - tinh đều đưa ra các dịch vụ như vậy. Reliance Infocom ở Ấn Độ cung cấp dịch các dịch vụ truyền hình gần như trực tuyến bao gồm các kênh thời sự qua mạng cdma 2000. Kênh HBO được phát qua mạng Cingular hoặc một số mạng khác ớ nước Mỹ. Mạng hệ thống viền thông di động chung (UMTS) dưới nền tàng 1MT2000 được thiét kế chù yếu để cung cấp tốc độ bit cao cho người dùng. 3G UMTS cung cấp các kết nổi chuyển mạch kênh lên tới 384kbiưs và 2Mbiưs với các kểt nối chuyển mạch gói. Điều này đạt đuợc bởi sừ dụng các sóng mang 5MHz, đồng thời cải tiến giao diện vô tuyến và kiến trúc mạng lồi. IMT2000 được chuấn hoá vào những năm 1990, nó không phái là giải pháp cuổi cùng cung cấp các ứng dụng kiểu truyền hình
168 Truyền hình sổ di đing trực luyến cho số người dùng không hạn ché do lài nguvên và nhửng ràng buộc bén trong mạng. 5.2 CẢC DỊCH VỤ TRƯVỀN HÌNH QUA MẠNG DI ĐỘNG Dịch vụ video qua mạng di động (bao gồm cá truyền hinh trực tuyến) được cung cấp bới các luồng hình ảnh và àm ihanh qua mạng với cách thức giống với các luồng chuyển động qua mạng Internet. Tuy nhiên cũng cỏ những sự khác nhau nhất định, trong cách mà luồng video được truyền qua mạng di động (đối lập với Internet), nó mang nhừng dặc trưng cùa mạng di động. Phân luồng là một phương thức Iruyền tải hinh ánh. âni thanh hay dữ liệu trực tuyến có lợi ích là người sử dụng không cần phái đợi cho đến khi tải về toàn bộ tập tin dừ liệu mà có thẻ xem ngay phần nội dung vừa tải về được. Tuy nhiên, kinh nghiệm của luồng hình ảnh qua mạng Internet cho thấy chất lượng dịch vụ luồng ưuyền tài phụ thuộc vào tổc độ dữ liệu duy trì được khi truyền qua mạng. Từ đây cho thấy chất lượng truyền luồng hinh ảnh và sổ lượng người sừ dụng có thể sừ dụng dịch vụ phụ thuộc vào mạng di động. Đây là một vấn đề quan trọng cần phái hiểu dược là từ sự hạn chế của truyền hình trực tiếp phát riêng dần đến sự phát triển công nghệ quảng bá và da hướng MBMS. Dịch vụ truyền hình di động (MobiTV) có nhiều thuận lợi bởi việc sử dụng chuẩn chung cho mã hoá vả định dạng tệp tn âm thanh và hinh ảnh, chúng được chuẩn hoá bởi tổ chức 3GP? (3G Partnership Prọịect: dự án chung thế hệ thứ 3) và 3GPP-PSS (3GPP Packet Sừeaming Standards: Các tiêu chuẩn phân luồng đóng gỏi).
Chương 5 Truyển hình ơi động sử dụng cóng nghệ 3G 169 Để có thề chuyến đi hinh ảnh và âm thanh trinh diễn các tệp tin da phưcTiig tiện hay các luồng truyền hình trực tiếp theo những yêu eầu thi cần phái thích ứng vái các mạng di dộng tế bào. « Các mạng di động phải có khã năng thiết lập các cuộc gọi, nhận dạng các cuộc gọi thấy hình, trong đó truyền hình trực tiếp (live \ ideo) cũa người gọi có quan hệ với cuộc gụi và ngược lại. Khi các luồng hình ánh trực tiếp được vận chuyẻn bời dịch vụ chuyén mạch gói. thì ở đó cẩn có một giao thức được định nghĩa tốl để có thé nhận dạng cuộc gọi bất kỳ. Do đó yêu cầu đầu tiên là cẩn phải có chuẩn các giao thức hiểu đuợc việc gọi, trả lởi và thiết lập được một cuộc gọi thấy hình hay luồng hình ành. Các giao thức này cần được sẳp dặt một cách đồng nhất trên toàn mạng, vì thế cuộc gọi CJ thề dược thiết lập giữa những người sử dụng ở các mạng khác nhau. Có bộ giao thức tốt cũng giúp các nhà sản xuất máy điện thoại nhó có tiêu thụ các điện thoại có thể làm việc như nhau trên nhiều mạng. Các thù tục thiết lập cuộc gọi cũng như các luồng chuyển mạch gói được tạo ra trong các khuyến nghị 3G-324M cho các cuộc gọi thấy hình và 3GPP-PSS cho video streaming. Các mạng cũng phải có chuẩn để mà hoá âm thanh và hình ảnh cùa các ứng dụng khác nhau như cuộc gọi thấy hình hay video streaming. Các giao thức lý tưởng sừ dụng thuật toán nén hiệu suất cao như MPEG-4 hay H.264 đề giảm bớt băng tần yêu cẩu cho hình ảnh và âm thanh đằ được mã hoá. Kích thước màn hình nhó cũng cho phép sử dụng các thông số dom gián cho hình ảnh, nhờ vậy cho phép không phải mà hoá một lượng lớn các đối tượng.
170 Truyển hình số di động - ■ . ■ mt < . - . — — Việc lựa chọn các thông so đơn giản cho liinh anh cũng dirợc 3GPP chuẩn hoá. Các mạng cũng phải có một tốc dộ truyền dĩr liệu thích hợp dế truyền các khung hình ảnh không bị gián đoạn. 'I rong thực tể, tốc độ dừ liệu lưu lượng hình ánh đuợc cung cấp bởi các kết nổi có thể Uiay đổi, nhưng tốc dộ trung bình cần phai giữ trên mức tốc độ tối thiểu dựa trên các tham sổ hình ảnh (Ví dụ 64kbit/s hay tốc độ cao hơn cho cuộc gọi thấy hình sử dụng mà hoá QCIF). Các mạng 2G, 2,5G, 3G có ửiể ưuyền hình ảnh vì các mạng này có thê cung cấp và duy tri tốc độ dừ liệu tối thiểu. Nhưng thực tế, các mạng 2,5G chi cỏ ý nghĩa có thể cung cấp đường truyền hình ánh và phải cần tới mạng 3G để cung cấp thoà màn các dịch vụ. Trong phẩn này chủng ta sẽ xem xét các giao thức dùng đế thiết lập và khởi đầu cho truyền dừ liệu video và giải phóng các cuộc gọi như vậy. Chúng ta cũng xem xét các giao thức chuyển mạch gói 3GPP - các giao thức dùng irong truyền dừ liệu đa phương tiện và các tiêu chuẩn 3GPP để xử lý âm thanh và hinh ảnh. Các mạng di động được đặc tnmg bỡi các khá năng phát dom hướng hay phát đa hướng cho chuyến tải hình ảnh vá chúng ta sẽ xem xét các chế độ chuyển tải hình ánh này. 5 .3 TỔNG QUAN VỀ KHẢ NĂNG CỦA MẠNG TẾ BÀO TRONG VIỆC TRUYỀN TẢI TRUYỀN rtNH DI ĐỘNG Chủng ta bắt dầu xem xét các khả năng dừ liệu của các mạng 2G, 2.5G, 3G và lần lượt xem khả năng cúa chủng với các ứng dụng da phương tiện và truyền hinh di dộng.
Chương 5: Truyén hình di động sừ dụng cỗng nghệ 3G 171 5.3.1 Dịch vụ dử liệu trong mạng 2G và 2,5G Cãc dịch vụ dữ liệu trong mạng GSM dược cung cấp bàng một dịch vụ dừ liệu chuyén mạch kênh. Máy di động cần thiết lập két nối dừ liệu và sau khi cuộc gọi dừ liệu được thiết lập, người sử dụng có thể sử dụng độc quyền khe dữ liệu với tốc độ 9,6kbiưs. rốc độ’ dừ liệu có thể dạt được cao hom nếu sử dụng thêm công nghệ mà hoá, khi đó có thể nâng tốc độ dừ liệu lên tới 14.4kbiưs/một khe. cỏthế sử dụng kết hợp nhiều khe, khi đỏ tốc độ cho phép có thế lên đến 38,4kbit/s khi sừ dvuig bốn khe (57,6kbiưs nếu sử dụng thêm mà hoá). Việc sử dụng dừ liệu chuyển mạch kênh cho dịch vụ kiểu Internet như là ư-ình duyệt không phải là một chế độ sử dụng lý tưởng vi băng thông của một kct nối đồnỵ bộ được dành riêng cho người sử dụng (người đâ yêu cầu thiết lập cuộc gọi dừ liệu) và không cỏ cơ chế chia sẻ kết nổi này với người sử dụng khác. Dịch vụ vô tuyén gói chung (GPRS) là một đặc tính được lảng cường cho mạng GSM hiện tại, nó cung cấp phương tiện để thiết lập và chuyển đổi chuyển mạch gói dừ liệu sang chế độ chia sè giừa tất cá nhừng người sử dụng qua một mạng IP chuyển mạch gói lốc độ cao. Chức năng tăng cường GPRS đạt được nhờ sử dụng nút hồ trợ cổng PGRS (GGSN) và nút hồ trợ dịch vụ GPRS (SGSN). Trong GPRS có bốn phưomg thức mâ hoá khác nhau, được gọi là CS-1 cho đến CS-4, chúng được sử dụng tuỳ thuộc vào điều kiện vô tuyến.
172 Truyền hinh sổ di dỌng # BanỊị 5. ì: Các tôc độ dữ liệu chuyên mạch kênh ironịĩ mạriỊỊ GSM Khe thòi 1 TS 2TS 3TS 4TS 5TS 6TS 7TS 8TS gian CS-1 9.05 18,10 27.14 36,20 45.25 54.3 63,35 72.4 CS-2 13.4 26,8 40.20 53,60 67 80,4 93,8 107.2 CS-3 15,60 31.20 46,80 62.40 78 93.6 109,2 124.8 CS-4 21,60 42.80 64,20 85,60 107 128,4 149,8 171.2 Phương thức mã hoá CS-1 cung cấp lốc độ bit là 9.05kbitys và được sừ dụng dưới điều kiện vô tuyến cực xấu. Phương thức mã hoá cao nhất, CS-4 cỏ thể cung cấp tốc độ dữ liệu là 21,6kbit/s cho một khe thời gian, nhưng phải ở điều kiện vô tuyến tốt nhất, vì phưcmg thức này không có bất kỳ một phương tiện sửa lồi nào. Phương thức được sử dụng nhiều nhất là CS-2, tốc độ dữ liệu có thể đạt tới 53,6kbit/s khi sử dụng bốn khe thời gian. EDGE (Enhancing Speed Data to Global Expanding: Các tốc độ dữ liệu tăng cưòmg cho phát triển toàn cẩu) lả một sự cải liến qua mạng GSM, sự cải tiến ở đây là tinh lọc giao diện vô tuyến giữa máy di động và trạm gốc. EDGE sử dụng điều chế GMSK hoặc 8 PSK, phụ thuộc vào điều kiện vô tuyến. Qua EDGE có thể đạt được tốc độ tổng lớn nhất là 473kbiưs khi sừ dụng 8 khe thời gian. 5.3.2 Khả năng của mạng 3G Mạng 2,5G; 2,75G như GPRS, CDMA Ix và EDGE đều được sinh ra từ hệ thống 2G để thêm các ứng dụng như dữ liệu di động, streaming video/audio qua mạng. Tuy nhiên do sử dụng dữ
Chương 5. Truyền hình di động sử dụng cõng nghệ 3G 173 liệu rộng răi và các dịch vụ khác mà tốc dộ tải xuống cao nhất trên theo lý thuyết hiếm khi dạt được. Thay vào đó lưu lượng trung bình của người sử dụng là 20kbiưs trên mạng GPRS và từ 40-50kbiưs với mạng EDGE. Lưu lượng này có thé còn giảm xuống tại nhừng giờ cao điém. Điều đó có nghĩa là bất kỳ video nào có lưu lượng dài khoảng 30-60 giây đều quá nặng với điều kiện lải về binh thường. 2Mbit/s o INDMDUAL USER 1,25Mbiưs POOL GSM CDMA Hình 5. ỉ: Sự phái iriến của tốc độ dữ liệu của mạng di động lên mức cao hơn (hệ thồrìỊỉ 3G) Chuyến tài vidco trực tuyến yêu cẩu tối thiểu là 100-128kbiưs với 15khung/s và độ phân giải QCIF với mâ hoá MPHG-4. Điều này rõ ràng không ihc xày ra ở mạng 2,5G và mạng 3G đã trớ thành môi trường cung cấp các dịch vụ như vậy. 5 3 3 Phân lớp mạng 3G Mạng phát triển theo hướng từ mạng thoại như 2G (GSM hay cdmaOnc) lên mạng 3G phân làm hai nhánh, ví dụ như các mạng CDMA phát triển từ mạng GSM. Mạng GSM phát trién lẽn
174 Truyèn hinh sổ di động GPRS/EDGE và gọi lá công nghệ 2,5G và cuối cùng phái Iriển lên 3G như khung UMTS. Các khung UMTS chi định các chuàn giao điện vô tuyến của WCDMA cho các dịch vụ 3G. Mạng CDMA theo cách khác phát triến từ IS95A (tốc dộ dừ liệu từ 14.4kbiưs) sang IS95B (64kbiưs) và cuối cùng phát trién lên cdma2000. Đây cũng ià một chuẩn 3G. Sự phát triển cao hơn nữa theo cách kết hợp nhiều sóng mang l,25MHz như cdma 2000 Ix. cdma 2000 3x và cdma 2000 6x để cỏ thể đạt nhừng yêu cầu thời gian thực cùa truyền hinh di động cũng như các ứng dụng khác. Cá hai công nghệ này đều thuộc khung IMT - 2000. Tuy nhiên trong khi WCDMA dùng công nghệ trài phổ trực tiếp thì chuấn cdma 2000 phát triển sử dụng công nghệ đa sóng mang (cdma 2000) hoặc ghép kênh phân chia theo thời gian TDD (Ulra TDD và TD-SCDMA) (hinh 5.2). Các cõng nghệ CDMA (cdma 2000) - 2G: CDMA (IS-95A. IS-95B) -2,5G: 1_RTT - 3G: 3_RTT - 3G: EV-DO - 3G mờ rộng: EV-DO và EV-DO revisions A và B Củc cóng nghệ dựa trên GSM - 2G: GSM - 2,5G/“2.5G J ’: GSM/GPRS/EDGE - 3G: WCDMA (UMTS) - 3G MBMS - Mở rộng 3G (3,5G): HSDPA
Chuxyng 5 Truyền hình di động sử dụng cõng nghệ 3G 175 Tói ưu Quảng bả di động 0 Uitra W ideband 0 Các công nghệ GSM RFID 1*^ phảt triển lên 3G DVB*^ 0 HSUPA 0 © OMB-S B lu e - DAB-IP MBMS Ỡ tOOVì Q Ồ HSOPA © 0 M 6 T Q Các cổng nghệ CDMA UMTS MI phát triển lẻn 3G DAB § o M<^$ EV-OV o " EDGE o FM 0 CPRS ^ WLAN Ỡ IxOx 0 GJM CD^/V20ÌP Mobik WiMax V Wỉ-Max Wi«fi Wi-LAN Hình 5.2: CônịỊ n^hệ vỏ íuyên V í ) sự phủi (riên cua 3Ơ SPRINT ALLTEL NEXTEL C D M A 2 0 0 0 Mdt phầng CDMA 3G H S D P A CINGUƯVR M B M S I Mật phẳng W-CDMA (UMTS) T-MOBILE Hình 5.3: ( YiC dịch vụ 3G ớ Mỹ - CDMA vù UMTS
176 Truyẻn hình số di động. . MỘI ví dụ vể 2 mặt phẳng riêng biệt mạng phát trién từ GSM lên (UMTS hoặc WCDMA) và mạng phát triến từ mạng CDMA cùng tồn tại ở Mỹ (hỉnh 5.3). Mạng 3G và các dịch vụ dữ liệu cùa nó là một phan cua cuộc sổng ngày nay, với khoảng 115 triệu khách hàng 3G sứ dụng nhiều dịch vụ dừ liệu khác nhau theo thống kê của MID-2006. í hế giới cỏ khoáng 2 tỷ người sử dụng di động (2006) và ngày càng tăng với sức tăng trưởng trung bình là hom 30%. Sự phát triển từ mạng 2G được phát động bời các thị trường ở Ân Độ, Trung Quốc. Nga và nhiều các nước khác. 5.3.4 FOMA - Dịch vụ 3G đầu tiên từ Nhật Bản Nhật Bản là nước đầu tiên giới thiệu các dịch vụ 3G với sự ra đời của FOMA năm 2002. Dịch vụ này có rất nhiều các ímg dụng điều khiển dưới công nghệ 3G và có khoáng 30 triệu thuê bao năm 200Ó. Nhật Bản đã từng rẩl thành công với các dịch vụ di động tương tác kể từ khi dịch vụ NTT DoCoMo được giới thiệu năm 1999, thực chất đà đưa Internet vào các máy điện ihoại. Dịch vụ này tỏ ra rất phổ biến với nút “I” màu vàng, người sứ dụng di động có thể sử dụng nút này truy cập Internet và có thể tuỳ chọn một số thực dom cỏ sẵn irong ứng dụng. Đây là một trong ba dịch vụ phổ biếr cùa người Nhật Bản. với khoáng 44 triệu người sử dụng dịch vụ i-mode trong năm 2004. Các dịch vụ này sau đó nhưcTng cho FOMA, dịch vụ 3G mới cùa NTT DoCoMo. Lý do thành công cùa các dịch vụ i-mode bởi các ứng dụng dược tin tưởng sẵn sàng ứng dụng vào hoạt động cùa các công ty
Chương 5: Truyền hình di động sừ dụng công nghệ 3G 177 irong các lĩnh vực khác nhau như đặt vé hàng không hay đường sẳt, mua sẳm, thư điện tử, nghe nhạc Jữ 40 3 s z <> ư ) 20 Thuè bao té bào Thuè bao i-fnode I I I I I—I—t—I—I 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 tíinh 5.4: Sự phải íriến các dịch vụ điện thoại di động 3G ớ Nhật Bủn (Courtesy NTT DoCoMo) 5.3.5 MobiTV MobiTV, dịch vụ đang được sứ dụng ở Mỳ, Ca-na-đa, Vương quốc Anh và một số nước khác, dịch vụ này cung cấp hơn 40 kênh taiyền hinh cũng như truyền hình theo yêu cầu. Đầu năm 2006, dịch vụ này đã đạt được giá dịch vụ thống nhất là 9,99USD/tháng. Giá này được đánh giá trên cơ sờ kế hoạch tốc độ dữ liệu. Các kênh hiện có bao gồm MSNBC, ABC News Now, CNN, Fox News, Fox Sports. ESp Ín 3GTV. CNBC, CSPAN. the Discovery Channel, TLC và nhiều kênh khác. Có khoảng 50 loại máy cầm tay nhỏ có
178 Truyển hinh sổ di địng thế thu dược các chưomg trình truyền hình MobiTV. Công nght ciùa MobiTV đã dược phát triên bởi Idetic. Dịch vụ MobiTV thành các dòng video trên kênh dìr liệi v ới chất lượng phụ thuộc vào một số yếu tổ. bao gồm cá các cliổukiiện mạng và điện thoại được sử dụng. ờ Mỹ. mạng vô tuyến Cingular là mạng dựa trC*n công Ighệ WCDMA (UMTS), cung cấp tốc độ trung binh khiàing 200-320kbiưs. trong khi đó HSDPA thử nuhiệm hứa hẹn chi) t(C độ khoáng 400-700kbiưs. T-mobile đang lập kế hoạch de triên khai HSDPA qua việc nâng cấp mạng GPRS vã cung cấp toc (ộ từ 384kbiưs đến l,8Mbiưs. Mặt khác với mạng cdma 2000. \ i dụnBiư VerizonWireless. Sprint Nextel và Alltel tất cá đcu chuyên sangdịtch vụ cdma 2000 EV-DO. Các dịch vụ này được truyền với tốc íộ từ 400-700kbiưs và có thể lên đến 2Mbiưs. Verizon dang thực hiiện dịch vụ streaming V-Cast dựa trên công nghệ Windows Media. 5.4 TIÊU CHUẨN HOA TRUYỀN t ả i đ a p h ư ơ n g tiện QUA MẠNG 3G Chúng ta bát đẩu xem xét việc tiêu chuẩn hoá thiết lập ;uiộc gọi, truyền tải dừ liệu da phiKtng tiện và video srcaming hay phát da hướng hình ảnh, nhân tố để tạo ra dịch vụ da phương tiệi 'và truyền hình di động. Các chuấn này duợc chuẩn hoá bời các nhó>m dự án 3G. Mạng phát tnển lên 3G theo hai hướng chính nên các ckuẩn cùa 3G cũng tiến triển theo hai hướng. 3GPP đua ra các chuẩn cBìo
Chương 5: Truyền hình di động sử dụng cõng nghệ 3G 179 sự phát triến của mạng GSM lèn UMTS. Sự phát triển cùa mạng CDMA lên 3G được kết htĩp với 3GPP2. Có những khác nhau quan trọng giừa hai nhánh. Ví dụ như 3GPP và 3GPP2, dù các chuẩn thống nhất mới đang được tranh luận mạnh mõ về sự tương thích và tác động lẫn nhau giữa các ứng dụng. Quá trình liên quan tới sự phát trién lên từ mạng 2G. Thực chất, mạng chuyên mạch kênh thoại dựa vào mạng báo hiệu SS7. về phía 3G thì cẩn nâng cấp chính mạng lõi IP. Việc nâng cấp này cần ihực hiện qua từng giai đoạn, mạng 2.5G (GPRS và EDGE) là công nghệ gần với GSM và cdma 2000 Ix và 3x được bổ sung khả nãng chuyển mạch gói mà không cần thay đổi cấu trúc như chuẩn mã hóa thoại. Tuy nhiên mạng lai tạo ra vẫn chưa thoả mân mong muốn tăng tốc độ dừ liệu cao hơn nữa. Bới vậy 3G được phát triển với nền táng là mạng lõi IP xứ lý cà thoại và dừ liệu, sử dụng nhiều kiểu mã hoá khác nhau cho thoại và chuyển các giao thức báo hiệu sang các còng nghệ dựa trên IP. Những nỏ lực đó cho kết quả ià các kiến trúc nền tàng cùa đa phương tiện dựa trên nền IP cho các mạng: như dưới dáy: - 3GPP với hệ thổng đa phương tiện ỈP - 3GPP2 với miền đa phương tiện. Cà hai kiến trúc này đều cung cấp đường truyền thoại và hình ảnh qua IP với chất lượng dịch vụ được đàm báo (hình 5.5). Có một sự nồ lực tích cực trong việc quy tụ hai chuẩn 3GPP và 3GPP2. đặc biệt là cách nhìn về kết nối mạng và chuyển vùng, một sổ thuộc tính còn thiếu trong sự khác biệt công nghệ cùa các hệ thống mạng 2G GSM, TDMA. CDMA và iDEN. Máy thu di động
180 Truyền hinh số di đõng được thiết kế để cho hoạt động liên kết cần có nhiều chế độ và nhiều băng tần đé có thé đáp ứng dược hai giao diện cùa nhà cung cấp (WCDMA và cdma 2000). Tuy nhiên, sự quy tụ nãy cần một thời gian dài nữa mới có thể hoàn thành, với yêu cằii hồ trợ về còng nghệ cho bộ phân chia tẩn số FDD của WCDMA và TDD. cái khác biệl đặc trưng về truyền lan khi thiết kế mạng. Cếc nh* khai ttiAc 4 đông (ThAnh v4fì rru) Hình 5.5: Tiêu chuấn hoá các dịch vụ 3CJ 5.4.1 Các tiêu chuẩn 3GPP 3GPP đưa ra các yêu cẩu kỹ thuật cho UMTS đầu tiên được hinh thành vào năm 1999 và chù yếu dành cho giao diện vô tuyến mới WCDMA cùng như kiến trúc mạng truy cập ciia nỏ. 3GPP đật các yêu cầu kỹ thuật vẻ ám thanh, hình ảnh mã hoá, dịnh dạng các tệp tin đa phương tiện dưới đuôi .3GPP, cũng như việc thiết lập các phiên thủ tục. Các yêu cầu kỳ thuật cùa 3GPP phiên bản 99 tạo ra
Chương 5 Truyèn hình di đỏng sử dụng cóng nghé 3G 181 iièn tang mạng đế có tho thiết lập cuộc gọi thấy hình hay các phiên \ idoo-strcaming sử dụng tiêu chuấn mà hoá hình ánh, âm thanh \ã dịnh dạng chung của tệp tin da phương tiện là .3GPP. Vidco-streaming có thê dược thiết lập sử dụng đặc tả chung dược gọi là 3GPP-PSS. F’hiên bán 4 trong năm 2001 tiếp tục cải tiến thêm giao diện vò tuyến. UMTS truyền tái vã kiến trúc. Tuy nhiên, sự liến hoá chính được thực hiện ờ phiên bán 5, phiên bản này bao gồm đặc tả hỗ trợ HSDPA và giới thiệu hệ thống đa phương tiện IP (IMS), ngoài ra phiên bàn 5 còn đưa ra khái niệm mạng UTRAN, mạnu có giao diện vô tuyén quá đất UMTS IP. IP UTRAN sử dụng IP như một giao thức tru>ền tài cho vận chuyển vô tuyến và cho thấy hiệu quả lớn của mạng như tính linh hoạt trong định tuyến. Phiên bán 6 là một sự nâng cao hơn nữa, phiên bản này hồ trợ cho n.264và MBMS. 5.4.2 Hệ thống đa phương tiện IP IMS cung cấp một mạng lõi IP và giao thức chuyển mạch gói cho báo hiệu (giao thức khới đầu phiên hoặc SIP). Do thay đổi kiến trúc nên giá thành khi tiến lên 3G khá cao. Hệ thống đa phưcmg tiện IP dược ihiết kế như mạng dịch vụ dành cho điều khiển báo hiệu. Một lưu lượng thực tế sẽ nhận một tuyén riêng biệt. IMS cũny, sử dụng lPv6, lPv6 đà giúp cho khá năng uiều khiến lưu lượng đa phương tiện tốt hom. Việc dùng thòng tin báo hiệu dựa trên việc sử dụng SIP và máy chủ ủy quyền. Các phiên được thiết lập độc lập với kiểu nội dung sẽ đirợc sừ dụng. IMS cũng cung cấp sự hỗ trợ cho cuộc gọi VolP, một dịch vụ chiếm nhiều lợi thế khi dưa vào thương mại.
182 Truyển hình sổ di động 5.5 TẠO• LUỒNG TRUYỀN h ìn h d i t)ỘNG • s ử DỤNG • 3GPP - DỊCH VỤ LUỒNG CHƯYỂN m ạ c h g ó i Cung cấp truyền hình di động hoặc video thông qua tạo luồng là một phương pháp phổ biến trong việc phân phát video. 1'ạo luồng sừ dụng các đặc tinh chuyển mạch gói nẩni bên dưới mạng dữ liệu. Bàng 5.2: Các dụng mă cho dịch vụ lạo luồng chuyên mạch gói phiên hàn 4 Tốc độ bỉt Nội dung Mả Hỗ trợ Ghi chú lớn nhát Kich thưởc H.263 sơ lược 0 Video Cần thiết 64kbiưs khung lởn nhẳt mức 10 176x144 Tương tác và H.263SƠ lược 3 Video Khuyến nghị 64kbrt/s phân luồng sơ mức 10 lược khỏng dây Kich thưởc MPEG-4 trực Video Khuyén nghị 64kbtưs khung lớn nhát quan đơn giản 1?6x 144 Giọng nỏi AMR-NB càn thiét 12.2kbiưs Giọng nói AMR-WB Cần thiết 23.8kbiưs Am thanh MPEG-4-AAC-LC Khuyén nghị Am thanh MPEG-4-AAC-LTP Lựa chọn Phân luồng truyền hình di động qua mạng 3G tuán theo chuẩn của 3GPP gọi là 3GPP-PSS. Mục đích chính cùa yêu cầu kỹ tíiuật là cần có sự tíỉổng nhất ưong : - Định nghĩa khuôn dạng hình ảnh và ảm thanh sẽ được xử lý
Chương 5: Truyển hình ƠI đóng sử dung công nghé 3G 183 - Định imhĩa cho chuân inã hoá. - nịnh nghTa các thú tục thiết lập cuộc gọi cho công tác dịch vụ tạo luông. - Dịnh nghĩa các giao thức cho công lác dịch vụ tạo luông - Các vấn dề vè chất lượng dịch \ ụ - Quản lý bàn quyền số cho các dịch vụ truyền theo luồng. Các công tác dịch vụ 3GPP-PSS được phát triền từ dịch vụ phân luôĩiíỉ đóng gói đcrn aiản như ờ phiên bản 4 của đặc tá 30PP-PSS (2001) tới các dịch vụ tiên tiến trong khi vẫn duy tri tinh tircĩng thích ngược lại. Phiên ban mới nhất là phiên bản 6 (2005). lìang 5.2 mô tà các yêu cầu kỹ thuật cho các định dạng âm thanh và hình ánh và mã hoá cho còng tác dịch vụ streaming PSS phiên bàn 4. Như ta thấy video được chi định có kích cờ khung tối đa là 176x 144 pixel và tốc độ bit đã mã hoá tối đa là 64kbiưs. i Mềy ctiù phản kiòng Dt động 3Gcố phữvnotiện phAn hjòf>0 lop ptH/ong bèn DiđdnoGSMcổ P^ến Kjòng Trô chuyện krp phưryng ítèn trv bếp Hĩn/r 5.6: Kiên trúc lạo luônịỉ iriềyên hình di động
184 Truyén hình sổ di động 5.5.1 Thiết lập một phiên đơn hướng trong 3CPP sử dụng luồng chuyển mạch gói Thù tục thiết lập các phiên giao thức luồng truyền thời gian thực đom hướng (RTSP: Real Time Streaming Protocol) giữa thiết bị di động và máy chủ truyền luồng được thực hiện như dưới đây. Một khách hàng sử dụng di động (Ví dụ. khách hàng HITP) lựa chọn một nội dung phương tiện ưuyền thông với một RTSP URL. Các bước được tiến hành như sau: - Ngưòri choả (người sử dụng thiết bị) kết nổi tới máy chủ luồng và đưa ra một yêu cầu RTSP - Máy chủ trả lời bàng một bản tin giao thức mô tà phiên (SDP: Session Descríption Protocol), bản tin này đưa ra mô tà về các dạng thông tin. sổ lượng luồng và băng thông cần thiết. - Người chơi hay máy idiách tíiông tin phản tích các mô tả vá phát đi một lệnh đặt RTSP SETUP. Lệnh này được phát ra cho mỗi luồng kết nổi. - Sau khi các luồng được thiết lập, khách hàng dưa ra lệnh PLAY. Nhận được lệnh PLAY, máy chủ truyền luồng bẳt đầu gửi các gỏi RTP theo giao thức UDP tới khách hàng. - Kết nổi được xoá bò bởi máy khách khi đưa ra lệnh TEARDOWN. Các lệnh RTP, RTSP, RTCP và SDP có ở chuẩn RFC liên quan (hình 5.7 và hình 5.8). Giao thức PSS còn có được nâng cao hom nừa về giao thức và các thuộc tính ưong phiên bản mới. Phiên bản 5 của PSS có giới
Chương 5 Truyền hinh ƠI đỏng sử dụng công nghệ 3G 185 ihiệu khái niệm “user agent protìle" (lý lịch đại lý khách hàng). Việc sir dụng thuộc tinh này làm nồi bật việc khách hàng trên diện thoại di động có thể báo tới máy chú những tính năng như số lượng kênh âm thanh, các dạng phương tiện truyền thông được hỏ trợ, số bit trên một điểm ảnh và kích thước màn hình. Với các thông tin trên, máy chủ luồng có thể kết nối nhừng luồng thích hợp tới máy khách. >' • Ull n Phân Phân tưòng luổng máy khách chủ hàng yụịoom rrt^OH Hình 5.7: Thiết lập phiên íạo lí/ồnỊi trong 3GPP PSS Pnưvng tièfl priin prv6i Ivnh énti đ&rtoa v ề n b ế n # % Hình 3.S: NịỊãn xêp ỊỊÌao thức dịch vụ tạo luôn^ gói 3GPP
186 Truyền hình số di đổng Các thông tin trên dược cung cấp trong suốt quá trinh khcTÌ đâu phiên. Phiên bàn 5 cũng bồ sung thêm các dạng phiromg tiện Iruyền thông mới bao gồm âm thanh tổng hợp (MIDI), tiêu dề (time-stamped text) và đồ thị véc-tơ. 5.5.2 Tải về luỹ tiến PSS phiên bàn 6 (2004) bổ sung thêm các thuộc tính mới để cho luồng có thể tin cậy được và quan trọng nhất là quan lý bản quyển số. Đà cỏ nhiều giao thức mới được đề xuẩl cho các dòng tin cậy bao gồm các thuộc tính phát lại thông tin trong quá trình tải về thông qua HTTP và RTP/RTSP qua TCP. Nhờ vậy dâm bảo sẽ không có tổn thất thông tin trong quá trình truyền. Kiểu truyền kiểu này thích hợp cho việc tài về và kém hơn so với truyền hình trực tiếp. Các giao thúc PSS cũng được tăng cuòmg khả năng cung cấp QoS phản hồi cho mảy chù, bao gồm các thông tin vể tồn thất gói, tốc độ lỗi Các dạng mã hoá mới như MPEG-4/AVC hay H.264 và Windows Media 9 cùng được đề nghị. PSS 6 cũng yêu cẩu hồ ượ quản lý bản quyền số như ở 3GPP-TS 22. 242. 5 .6 HỆ THỐNG UMTS UMTS (Universal Mobile Telecoinmunication SvNtem; Hệ thống viền thông di động toàn cầu) sừ dụng giao diện vô tuyến gọi ià mạng truy cập vô tuyến mặt đất UMTS. Mạng này được chuẩn hoá cho hệ thống WCDMA theo khung cơ sờ IMT2000. Phẩn lớn mạng lõi cùa GSM/GPRS không cần ihay đổi bời có sự tương ưuch.
Chưong 5 Truyển hinh di động sử dung cóng nghệ 3G 187 UMTS cung cấp các thuộc tính cho chuyền giao giữa GSM/GPRS và mạng UMTS, thoá mãn sự tưcmg thích và chuyển vùng. UTRAN hoạt động ờ băng tần từ 1920-1980MHz và 2110-2170MHz và có thể bồ sung vào các trạm GSM cơ sở. Hệ thống trạm GSM cơ sở và UTRAN cùng chia sẻ mạng lõi GPRS bao gồm cà SGSN và GGSN. ỉ) MSC Phản hẻ chuyẻn mach oơ sờ Phân hé chuyẻn mach mậng Hình 5.9: Kiến trúc mạnịỊ di động UMTS/GSM Bộ điểu khiển mạng vô tuyến RNC được kết nối với trung lâm chuyển mạch di động (trong trường hợp này UTRAN nối tới SGSN-hình 5.9). 5.6.1 Mạng lỗi UMTS Công nghệ WCDMA bao gồm một sự thay đồi chính của các giao diện vô tuyến của các mạng GSM/GPRS trước đáy. Độ rộng
188 Truyền hình số di động bảng tẩn đa truy cập phân chia theo chuỗi mã trực tiép sừ dụng băng tần íiần 5MHz. Có hai phương pháp hoạt động cơ bán. Thứ nhất hoạt động theo kiểu phân chia theo tần số FDD, băng tần 5MHz sẽ được chia ra và được sử dụng cho đường lên và đường xuống, phương pháp này sử dụng một cặp trài phổ cho UMTS. Phương pháp thử hai là hoạt động theo kiểu phân chia iheo thời gian TDD, cùng một băng tần 5MHz sẽ được chia sẻ cho cả đường lên và đưòng xuống và chi cần dùng một trải phổ cho UMTS. Chiều dài của khung là 1 Oms và mỗi người sứ dụng được dùng một khung trong suốt Ihời gian tốc độ bit không đổi. Tuy nhiên người sử dụng có thể thay đổi tốc độ bit trong từng khung và hệ thống có khả năng để cung cấp băng thông dựa trên yêu cầu dịch vụ. Giao diện vô tuyến WCDMA được tập hợp lại thành UTRAN. đày là sự thay đồi chính từ các mạng GSM/GPRS cũ dù có cung cấp sự chuyển giao giữa UTRAN và các mạng GSM. Tuy nhiên, trong phiên bản đẩu tiên của kiến trúc mạng lõi UMTS (phiên bản ‘99) thì phần lớn kế thừa kiến trúc mạng lòi cùa GSM 5.6.2 Kiến trúc mạng lỗi UMTS phiên bản ‘99 Kiến trúc mạng lõi UMTS phiên bản ‘99 bao gồm hai miền chính; miền chuyển mạch kênh c s và miền chuyển mạch gói PS. Miền c s hỗ Irợ kiến trúc PSTN/ISDN và cảc giao diện, còn miền PS thì kết nối tới các mạng IP. Mạng di động hiện tại là một môi trường thừ thách đối với việc truyền dẫn hinh ảnh tới các khách hảng riêng lẻ trong mạng 3G (mạng tế bào). Việc truyền tải video qua mạng 3G sè nẩm trong các loai sau;
Chương 5 Truyèn hình di đông sử dung công nghệ 3G 189 - Hình ánh trong các dịch vụ bản tin đa phưcmg tiện (MMS): bán tin sẽ được uửi bởi một máy chú theo luồng tới máy di động nhận. - Truyền hinh trục tiếp hay kiểu streaming: video sẽ được truyền đi theo một hircVng duy nhất. - Vidco trong các dịch vụ hội thoại, bao gồm cà truyền hinh hội nghị: yêu cẩu truyền cả hình ảnh và âm thanh theo kiểu song công kép. Việc truyền video qua mạng 3G yêu cẩu một kênh mà tốc độ bit có thc duy iri tối thiếu ở tốc dộ yêu cầu truyền video. Trong mụng 3G. hạn chế duy nhất trong việc hồ trợ truyền luồng video là dái thông phái rất lớn. 5.6.3 Chất iirựng các lớp dịch vụ UMTS Mạng UMTS có các lớp sau. các lớp lưu lượng này được phân biệt dựa trên độ nhạy với trề gây ra trên mạng: - Lớp hội thoại - l.ớp phân luồng - l.iVp tưctng tác - Lớp nển. Lớp hội thoại có độ trễ chính xác cao nhất, trong khi lớp nền được sứ dụng cho các dịch vụ không cần ihcTÌ gian thực như bản tin. Lớp hội thoại dược thiết kế thoại và liên lạc đối mặt như điện thoại truyền liinh, độ trễ chấp nhận dược ở đây không vượt
190 Truyền hinh số di động quá 40ms. Trong UMTS, lớp hội thoại được sử dụng dô cung cấp dịch vụ tiếng nói AMR như dịch vụ điện thoại truyền hinli (H.324-di động hay 3G-M324). Mă hóa tiếng nói trong UM rs sư dụng kỹ ihuật mă hóa đa tốc độ thích ứng AMR. Mã hóa AMR có thc được điều khién bới mạng truy cập vỏ tuyến cho phép tương thích với mạng tế bào 2G hiện tại như GSM (mâ hóa EFR tốc độ 12.2kbiưs) hay mã hóa liếng nói U.S.TDMA (7,4kbiưs). Các tốc độ bit có thể cùa AMR là 12,2; 9.75; 7,4; 6,7; 5,9; 5.15 và 4.75kbiưs. Chuân kỹ thuật điện thoại hội nghị cho mạng PSTTM dược xác định bời khuyén nghị ITU-T H.324 và đâ được sử dụng trong điện thoại hội nghị và các ứng dụng hội ihảo thời gian kéo dài, chúng được sử dụng qua các kết nối PSTN/ISDN. H.324 sứ dụng mâ hóa viđeo H.263 và mã hỏa tiếng nói G.723. 1 (ADPCM). Ảm thanh, hinh ánh, dữ liệu người sử dụng được ghép kênh bầng bộ ghép kênh H.223, bộ ghép kênh này cho tốc độ bit ớ chuyen mạch kênh là n X 64kbiưs. Các cuộc gọi hội thoại ưên mạng 3G sừ dụng phiên bán cải tiến lừ chuẩn cùa PSTN và được gọi là H.324(M) hay 30-324M. Chuấn này được thỏa thuận giữa 3GPP và diễn đàn 3GPP2 và được sứ dụng trong lớp hội thoại Irên mạng 3G. 5.6.4 Các mạng cho phép 3G-324M Mặc dù mục tiêu cùa 3GPP là hướng đến IMS còn 3GPP2 hướng đến hệ thổng miên đa phương tiện truyền thông nhưng cả hai đều dựa trên mạng lõi IP cho sự thực hiện ban đầu cùa việc
Chương 5: Truyền hình ơi động sừ dung công nghệ 3G 191 truyền vidco qua mạng 3G. Sự th(Sa thuận ban đầu và sự quy tụ Iiiừa hai nhóm đã dược sir dụng làm chuân hướng đến. 3G-324M dành cho việc truyền lai video qua mạnu 3G. Cà hai lồ chức 3GPP và 3GPP2 đều ihícli nghi dùng giao ihirc 3G-324M như phương tiện truyèii tái hinh ánh liội thoại qua các mạng di dộng chảng hạn 3Cì. 3G-324M (cùim như H.324) đưa ra các dịch vụ di động đầu ticMi sư dụng bãng tần (Jữ liệu 3G mà không cẩn cơ sỡ hạ tầng IP. Dịch vụ này sứ dụng kênh dữ liệu 64kbiưs. cung cấp chế độ chốna lỗi và giai» diện tốc dộ bit không dối cho ứng dụng (hình 5.10) H ụ í iNTERNCT ] c ổ n g ra hrnh ản h Diện thoai hinh IP Ảm Đièu Ảm Đ ièu H lnh ảnh Hm h ánh thanh khién th an h khiẬn AMR M P E G -4 H 245 G 723 H 2 6 4 SIP Đa thânh phàn H 223 RTP RTP DSO (64k Bearers) U D P (IP) 3G -324M Hình 3. J0: Các mạtiỊỊ 5G-Ĩ24M Trong mạng di dộng, 3G-324M dựa vào các khối video được truyền đi bới chi một luồng H.223 64kbiưs dă được ghép kênh âm thanh, video và thông tin điều khiến. 1 heo 324M. phẩn video cùa giao thirc H.223 dựa trên mã hóa MPIKì-4. trong khi đó phần âm thanh sẽ dùng mâ hóa NB-AMR. Phần diều khiên cùa luồng H.223
192 Truyển hình số di động sỗ dựa Irên giao thức H.245, giao thức này chịu trách nhiệm trao đổi tham số kênh và diều khiển phiên. Giao diện tốc độ bit không đổi làm đơn giản hoá giao diện vì tốc độ bit đạt được không phụ thuộc vào số lượng người sừ dụng đang hoạt động sử dụng các dịch vụ dừ liệu trong mạng. Các dịch vụ 3G của Nhật Bàn đã dược đưa vào khai thác sử dụng tiêu chuẩn 324M, mà khòng có hệ thống đa phưomg tiện IP. 5.6.5Lớp luồng UMTS Lớp phân luồng rất phổ biển trong các ứng dụng Internet vì nó cho phép phía nhận sử dụng tập tin mà không cần chờ tải về toàn bộ nội dung. Máy thu (máy chơi đa phương tiện) có một bộ đệm nhó, nó giúp cho chơi iạì nội dung bất chấp trề gói và trễ rung pha trong khi truyền dẫn. Các ứng dụng phán luồng được chia làm hai loại lớn: Web quảng bá (hay đa hướng) và đom hướng. Như tẻn gợi ý, Web casting dùng khi không giới hạn số lượng người nhận, tất cà đều nhận được các nội dung như nhau trong khi dơn huớng chi cỏ một kết nối từ máy chủ tới khách, với đơn hướng, khách hàng có thể trao dổi và điều khiển tốc độ gói, ví dụ yêu cẩu truyền lại gói dă bị mất (hình 5.11). Đa hưởng trong các mạng tế bào bao hàm cách dùng một băng thông nhất định không thay đổi trong mọi tế bào. Điều này làm giảm độ khả dụng dung lượng cho các ứng dụng khác và sử dụng tới một lượng tương đương (hình 5.12). Các dịch vụ phân luồng truyền hình trên 3G (như truyền hình di động) phụ thuộc vào các máy cầm tay cũng như khả năng của
Chương 5: Trvyển hình di động sừ dụng công nghệ 3G 193 mạng. Nguồn tài nguyên thực sự là rất hạn chế. Thậm chí trong mạng 3G, Sprint Nextcl đề xuất tốc độ khung ban đầu là 7khung/s. tốc độ này còn thấp hơn l-3khung/s so với một số mạng sừ dụng Java applets dể truyền. _ ^ ỉfmh 5.11 : Truvên hình di động đơn hướng __ % Hình 5.12: Truyên hình di động đa hướng Video strteaming được thực hiện qua giao thức RTSP, nó cho phép các luồng video được điều khiển qua RTP (hinh 5,13)
194 Truyền hỉnh số ơi động L ở p ừ n g loAm % o m RTSP Qua TCP hay UOP L ở p ư n g Ị, d ụ n g ___í. d ụ n g M áy c h ủ / — ĐÀU ltfwển RTC P q u ã u b iF M áy ch ú phư oT ig V p h ư ơ n g tiện ^ ' TrũỹíndânRT^qtMŨDF tiện Lớp truyền ^ tCPhoặcUDP TSP/UDP tải IP L ở p m ạ n g IP L ớ p lièn L ớ p liẻn k ét B ộ đ ịn h kél_ _ _ L ở p ^ ệ iìỳ tuy^ Lờp vịt tỷ ) Liẽn két khỏng dây Hình 5. ỉ 3: Kiến trúc tạo luòn^ vó luyến 5.6.6 Lớp tương tác Lớp tương tác được thiết kế cho giao diện ứng dụng thiết bị người sừ dụng với một máy chù trung tâm. một ứng dụng từ xa khác. Ví dụ như các ứng dụng uình duyệt mạng hay truy cập dừ liệu cơ sỡ. Độ trễ khử hồi trong lớp tương thích cùa ứng dụng rất quan trọng nhưng không bị ảnh hưởng nhiều như ỡ lớp hội thoại. 5.6.7 Lóp nền Lớp nền được hiểu là các ứng dụng mà dộ trễ không cần quan tâm như thư điện tử, SMS và các dịch vụ MMS. Trong UMTS, các dịch vụ MMS được quan tâm nhất. Dịch vụ này cỏ thế truyền tài nhiều dạng nội dung như văn bản. ảnh với các định dạng như (GIF, JPEG, V .V ), âm thanh cùng video clip. nhạc chuông. Bản tin MMS được truyền di theo các chuẩn của 3GPP và WAP.
Chương 5: Truyển hình di động sừ dụng cỗng nghệ 3G 195 5.7 TỐC ĐỘ• D ử UỆU • CỦA MẠNG • WCDMA WCDMA là một trong hai công nghệ chính trong việc phát triển lên 3G, công nghệ còn iại là sự phát triển lên 3G - cdma 2000. Dải tần UMTS được gán cho WCDMA là từ 1920-1980MHz và 2110-2170MHz (phân chia theo tần số) với mỗi tần số được sử dụng ghép đôi thành từng cặp 5MHz (e. g, 2x5MHz). Như thế sẽ có xấp xi 196 kênh tiéng nói với mà hóa ARM 7,97kHz. Mặt khác ta có thế hồ trợ tồng tốc độ dừ liệu lớp vật lý lên 5,67Mbiưs. Trong nhiều mạng, người sừ dụng có thế lựa chọn tốc độ dữ liệu từ 384kbiưs đến 2,4Mbiưs (hệ số lan truyền 4. mã hóa song song (3DL/6UL), 1/2 tốc độ mã hóa) phụ thuộc vào dạng sử dụng, vị trí người dùng. Có những hệ thống xứ lý tốc độ cao hom như HSDPA với tốc độ là lOMbiưs hay cao hơn hoặc 20Mbit/s với hệ thống MI MO. Bàng 5.3: Các đặc irưtĩị’ khung WCDMA Bàng thông kènh 5MHz Tốc độ chip 3,58Mchip/s Độ rộng khung lOms Sổ khe/khung 15 SÂ chip/khe 2.650 Cấu trúc RF (tim kênh) Truyền trực tiép Dừ liệu truyền trên hệ thống WCDMA theo mẫu khung lOms. Tốc độ dừ liệu kênh là 5,76Mbiưs với mà hóa QPSK với tốc độ chip là 3,84Mchip/s hay dung lượng một khung chip là 38400chip. Mồi khung có 15 khe thời gian và mồi khe mang 2560chip.
196 Truyển hình số di động 5.7.1 Các kênh dữ liệu trong UMTS WCDMA Thông tin điều khiển đường lên lớp vật lý được truyền đi bời kênh điều khiển lớp vật !ý, kênh này có hệ số trái phổ là 256 (tốc độ bit là ISkbiưs) ở băng tần 5MHz trong hệ thống WCDMA. Dữ liệu người sử dụng và thông tin điều khiến lớp cao hcm được truyền bời kênh dừ liệu lớp vật lý, có sổ lượng có thể lớn han 1. Các kênh dữ liệu vật lý có thể có hệ số trải phổ khác nhau từ 4 đến 256 phụ thuộc vào yêu cầu về tổc độ dừ liệu. Các kênh vận chuyển, xuất phát từ các kênh vật lý có thể chia làm 3 dạng: - Các kênh chung - Các kênh truyền tải riêng - Các kênh truyền tải dùng chung. Kênh chung: ỏ dường lên, kênh tniy cập chung là kênh truy cập ngẫu nhiên (RACH), trong khi đó ở đường xuống là kênh truy cập phía trên nó (FACH). Cả hai kênh này đều mang thông tin báo hiệu, ngoài ra nó cùng có thể truyền tải dữ liệu. Các kênh dạng này có thời gian thiết lập ngẳn, nhưng chúng không cung cấp điều khiển nguồn mạch vòng đóng. Chúng thích hợp với việc truyền mộl lượng nhỏ các gói tin IP. Mỗi vùng lế bào thưòriìg cỏ một hay nhiều hom kênh loại này Kênh riêng đường lên và đường xuống chuyên dụng: Các kênh nảy yêu cầu một thủ tục cài đặt và do dó có một lượng ưề nhò do quá trình cài đặt. Các kênh này có thể sử dụng bất kỳ tổc dộ dữ liệu nào, lên ỉới 2Mbiưs dựa ưên nguồn tài nguyên sằn có. Điều
Chương 5: Truyền hinh di động sử dụng cõng nghệ 3G 197 khiên nuuồn mạch vòng đóng được sứ dụng trong các kênh này nên chúng sử dụng hiệu quá và ít gáy giao thoa cho các vùng tế bào kế cận. Các kênh chuyên dụng này được dành cho việc thay đổi tốc độ bit theo từng khung. Kẻnh ruỵ r FACH I truyn Ị Ũ.L1 Ngựời Ngưởtđimg2 a Kènh ừ^uy nh^p nhanh DCH Kénh trực Itép ngiròi . ơung 1 I ị” -H Ngưới ; 2 L X H I : ] •m ề Kènh c^ia 86 rTĩTm -, ^ếĩcà LlTỉ.hrrrn_ ngưoi dùng Hình 5. ỉ -ỉ: Các kênh truyền tài WCDMA Các kênh dùng chung đường xuống DSCH: Các kênh này được ghép phân chia theo thời gian và có khả năng thiết lập và điều khiển nhanh chỏng. Kênh này thich hợp cho lưu lượng lớn và việc lưu lượng dữ liệu lên đến 2Mbiưs. Tốc độ dừ liêu có thể được thay dổi theo từng khung. Các kênh DCH không phù hợp nhất việc truyền dữ liệu IP vì thời gian thiết lập cho bất kỳ sự thay đổi cẩu hình nào trong kênh có thể lên đến 500ms (hình 5.14).
198 Truyển hlnh số di động . 5.7.2 Các lớp dịch vụ trong WCDMA 3GPP Bàng 5.4 là danh sách các dịch vụ được hồ trợ bởi kiến trúc phiên bản ‘99 3GPP của UMTS dưới các chuẩn 3GPP. Bàng 5.4: Các ỉởp dịch vụ íron^ WCDh4A STT Loại d|ch vụ ứng dụng 1 32kbit/s Thoại AMR và dữ liộu lèn tới 32kbit/s 2 64kbit/s Thoại và dữ liệu với thoại AMR 3 128kbit/s Loại điện thoại tháy hình hay dữ liệu khác 4 384kbit/s Tăng tốc độ. đỏng gối chẻ độ dữ liệu 5 784kbiưs Trung gian giữa 384kbít/s và 2Mbíưs 6 2Mbiưs Đường xuống dữ liộu riẻng 5.73 Kiến trúc mạng lối phiên bản 5 và hệ thống đa phưong tíện IP Mạng lõi phiên bản 5 của 3GPP được phát ưiển nâng cao để dựa trên sự hồ frợ của nền tảng kiến trúc gói và IP. Nó cũng hồ trợ giai đoạn 1 của hệ thống đa phương tiện IP. Sự nâng cao chính của phiên bản 5 của 3GPP là việc giới thiệu công nghệ HSDPA nhàm nâng cao tốc độ chuyển tải dữ liệu. Cơ chế dầu tiên của việc tảng tổc độ dử liệu là sự truyền tải lớp vật lý tốc độ cao sử dụng điều chế 8PSK cũng như nâng cao lớp kết nổi sử dụng liên kết thích ứng (hình 5.15). Sprint Nextel là hãng đầu tiên triển khai dịch vụ 3G dựa trên HSDPA. Cingular Wireless tiếp theo đó mới chính thức cung cap
Chương 5 Truyển hinh di đõng sử dụng công nghệ 3G 199 dịch vụ dựa trên HSDPA vào tháng 12 năm 2005 và hiện nay đà phát triển bao trùm toàn mạng. Mây chú phương ttện dụng ^00 ^ Ị, -! ‘ B000 ỉ ’ G ia .7 o điện i ’ HS« /* _ J vô tu yé n • í J * " “ ! ^ Điện thoại SIP x ' ^ p% ^ . ỵ — Chức nâng phương liện tái nguyèn ^ũom‘s^ / „cổng ra 7phw nfllfftn r PSTN ^ r ' • I C P E ~ f. Chirc nâng điAu khtẻn p<%cr u .__ ^ cóng phư ang tiện Đ ư ờng dản lin hiệu Tln hiộu SIP HSS Home Subcnber Sen/er - Máy chủ thuê bao thuùng trú Hình 5.15: Kiến trúc mạn^ lòi UMTS phiên hãn 5 5.7.4 GPP phiên bản 6 3GPP đưa ra phiên bán 6 vào thảng 6 năm 2005 như một phần cùa việc tiếp tục phát triển lên mạng 3G UMTS. 3GPP phiên bàn 6 bao gồm MBMS. Sừ dụng nội dung MBMS là phát thanh sử dụng một dữ liệu IP cho một số lượng lớn người sử dụing có thể nhận được dịch vụ mà không cần một sự ràng buộc tài nguyên mạng trong các kết nối đơn hướng. 5.8 MẠNG HSDPA HSDPA là thuộc tính được thêm vào trong phiên bản 5 3GPP. HSDPA mở rộng DSCH, cho phép các gói được định sằn
200 Truyền hình số di động í cho rất nhiều người sử dụng có thể được dùng trên một kênh băng tần cao hơn được gọi lả DSCH tổc độ cao. Dể đạt được tốc độ dữ liệu ban đầu cao hơn, HSDPA sử dụng tại lớp vật lý mô hình điều chế bậc cao như 16QAM cùng với phương thức mâ hóa ihích ứng. HSDPA cũng thay đổi sự điều khiển của chức năng điều khiến đa truy cập (MAC) trong trạm cơ sở. Điều này cho phép sử dụng thuật toán thích ứng nhanh để tăng chất lượng kênh và lưu lượng dưới điều kiện thu khó khăn. Tốc độ tải xuống trung bình có thê đạt tới lOMbiưs. Tuy nhiên, trong phòng ihí nghiệm và trên dự doán lý thuyết, tốc độ đó có thể lên tới 14,4Mbiưs. Tất nhiên, tốc độ tối đa có thể tụt xuống khi người sử dụng di chuyển ra phía ngoài tế bào và có thể tụt xuổng l-l,5Mbit/s tại biên tế bào. HSDPA cũng sử dụng IPv6 trong mạng lõi cùng với phát triển các giao thức hồ trợ lưu lượng truyền đạt. 5.8.1 Khả năng của mạng HSDPA cho video streaming ở điều kiện bình thường, HSDPA có thể cung cấp dường 384kbiưs cho tới 50 người sử dụng ưong một tế bào. Đỏ là sự phát triển gấp 10 lần so với WCDMA phiên bản 99 với chi 5 ngưòà sử dụng được cung cấp vởi cùng luồng lưu lượng ưên (hình 5.16). Theo một phân tích của Eríc.sson về mạng HSDPA thi có tới 95% khách hàng tỏ vẻ hài lòng. Dịch vụ streaming 128kbiưs có thể dirợc cung cắp tới 12 Erlangs cho lưu lượng. Dưới điều kiện sử dving thấp (có nghĩa là 2xS phút mồi ngày), tất cả người sừ dụng trong cùng vùng tế bào (giả sử mật độ người sử dụng mỗi tế bào là 600) có thể cảm thấy tíioả mãn với dịch vụ. Với cách sử dụng trung bình (giả sử SxlO phút mỗi ngày) thỉ mức ngưòri sử dụng cỏ thể
Chương 5: Truyển hình di động sử ơụng công nghệ 3G 201 được phục vụ ở mức thoả mãn giảm xuống còn 171 tức 28%. ơ mức sứ dụng cao (ví dụ, 4x20 phút) thì sự sữ dụng giảm xuống còn 108 người trên một tế bào hay 18%. các dịch vụ dơn hướng có lợi thế là số lượng kênh nội dung thực tế không bị giới hạn ảo (bao gồm cá các kênh truyền hình theo yêu cầu) vì không có tài nguyên nào được sứ dụng ở điều kiện rồi. Khi người sử dụng thiết lập một kết nối đến máy chủ thì nội dung được cung cấp và nguồn tài nguyên được sừ dụng. Tuy nhiên hình 5.16 chi ra dịch vụ đom hướng khòng mở rộng được số người sừ dụng hay mật độ sử dụng cao. Một nhược điểm khác (là lợi thế cho các nhà khai thác mạng) là người sừ dụng sẽ phải trả cước cho việc truyền tải dừ liệu. (Mâ hoá trộn tuồng truyèn hinh di động 128Kbiưs) Ợỉc 1r ■ ■■'! - 90% 1 £ i 1 o 96% — — B 10 12 4 15 18 20 Người sữ dụng dơn hướng đòng thời Erlangs fíình 5.16: Khả năng của mạng HSPDA để phục vụ các khách hàng đồng thời 5.8.2 Năng lực hệ thống cùa mạng 3G WCDMA dành cho video streaming Khá năng giám sát dừ liệu chình dữ liệu của các hệ thống 3G cho các dử liệu luồng bị giới hạn đổi với các ứng dụng yêu cầu duy trì tốc độ dừ liệu tổi thiểu.
202 Truyển hình sổ di động 5.9 DỊCH VỤ QUẢNG BÁ ĐA PHƯƠNG TIỆN VÀ ĐA HUỚNG Những hạn chế tiềm năng của mạng 3G về ghép luồng cho lưu lượng truyền hình hay sừ dụng đà dẫn tới việc xcm xét các công nghệ đa hướng - còng nghệ sứ dụng tài nguyên thích h(.rp hom và tài nguyên ít bị sử dụng hom. đặc biệt cho các kênh truyền hinh trực tiếp. Lưu lượng truyền hinh trực tiếp thực chất lả đa hướng, tức là tất cà ngưcri sử dụng đều xem một nội dung dông nhảt. Mạng đa hướng thực sự phù hợp với cách truyền như vậy. Trong đa hướng, mồi kênh nội dung được cấp phát một kênh chuyên lài ưong mồi vùng tế bào mà không cần quan tâm đến sỗ lượng người đang sử dụng ở dó. Trong mạng đa hướng, tất cả các bộ định tuyến đều lặp lại sự truyền đa hướng trong mỗi tế bào. Một kênh đa hướng 64kbit/s yêu cầu xấp xi 5% dung lượng kênh mang, trong khi kênh 128kbiưs yêu cầu xấp xi 10% dung lượng. Có nghĩa lOkênh X 128kbiưs hay 20kênh X 64kbiưs kênh đa hướng có thể hổ trợ được trên một sóng mang Irong một tế bào (sổ lượng kênh có thể thay đồi phụ thuộc vào địa hình tế bào và dạng máy thu được sử dụng). MBMS là một kỹ ưiuật quảng bá trong băng và đổi lập với các kỹ thuật quảng bá khác cho truyền hình di động như DVB-H. MBMS sừ dụng trài phổ hiện tại cùa 3G, cấp phát tài nguyên phổ tẩn này cho các kênh ưiiyền tài đa hướng của mồi tế bào. Mồi tế bào đều có thể có cả kênh đom hướng và đa hướng, phụ thuộc vào kích cờ lưu lượng. MBMS thực chất được điều khiển bẳng phần mềm, nỏ cho phép cấp các kênh truyền tải chuyên cho truyền hinh đa hướng. Hình 5.17 cho thấy sức hút cùa kênh đa hướng trong MBMS.
Tàn s6 phổ bién các Truyền hlnh theo yéu càu và sự sa kônh đã xem sút xem kốnh chuyển tải Đa hướng Đơn hưởng Hình 5.17: Khán giả đổi với các kênh quáng há và đơn hừớng Quảng bá đa phưomg tiện và các dịch vụ đa hướng được chia làm hai dạng chính: Dạng quàng bá 1ược dùng với tất cả nhừng người sử dụng mà không cần sự khác biệt nào (như thu phí). Người sử dụng có thể nhận được kênh với QoS đă được yêu cầu. ở dạng đa hướng, một kênh chi dành cho một sổ người dùng trong một vùng đã được l\ra chọn. Người sử dụng có thể nhận dịch vụ này khi đả đăng ký hay thanh toán. Việc thiết lập dịch vụ MBMS được tiến hành theo các bưởc như sau: - Thông báo dịch vụ: Nhà quản lý có thể quảng bá dịch vụ dựa trên việc quảng cáo hay truyền tin.
204 Truyèn hình sổ di động,. - Kểt nối: Người sử dụng đa hướng có thể chi báo việc kết nối dịch vụ. Việc kết nối có thể diền ra ở bất cứ thài gian nào nhưng chi ngưừi sừ dụng được phép mới nhận được dịch vụ đa hướng. Trong quãng bá. tất cà người sử dụng đều nhận được dịch vụ. rõSc lfM Các kẻnh truyèn hinh trực tiép Các Kẻnh truyèn dẫn nèrx o«c y Mảy chú nội dung fTM VM mmm ^ qưâng bá/đa hưởng — Các kénh phảt riông Tcií-7ẳ^ < ' « 1 — Các kènh phải ưwo nhóm Hình 5. lỉi: Chuyến tài MBMS-MBMS đặt trước dung lượng truyền tải trong tất cà các tế hào cho truyền hình đa hướng - Khởi đầu phiên: Những tài nguyên cẩn thiết được dự trữ ưong mạng lõi cùng như mạng vô tuyển. - Thông báo MBMS: Một thông báo đuợc phát đi từ dịch vụ sảp diền ra. - Truyền dữ liệu: Dừ liệu bẳt đầu được truyền và được nhận bởi tất cả người sừ dụng dịch vụ. ỏ dịch vụ quảng bá, tất cả mọi người sử dụng đều nhận được dịch vụ, tín hiệu không cần mã hóa. ở dịch vụ da hướng, dữ liệu được mã hóa và chi có nhừng ngưòri nào đuợc quyền sừ dụng dịch vụ mới cỏ thể nhận.
Chương 5 Truyèn hình di động sử dung còng nghệ 3G 205 - Kết thúc phiên: Trong dạng đa hướng, người sừ dụng dịch vụ có thế rời khòi phiên dịch vụ bất cir lúc nào hay kết thúc phiên sau khi dã hoàn tất truyền dữ liệu. 5 ,1 0 DỊCH VỤ TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG DỰA TRÊN MẠNG CDMA UMTS (WCDMA) là con đường phát triển lên 3G và dựa trcn 3G-GSM các nhà khai thác đã đi dầu trong triển khai truyền hinh di động trên toàn cầu. Sự phát trièn đối với các mạng dựa trên cdma (IS-95) là hướng tới các tốc độ dừ liệu cao hơn qua nền tàng cdma 2000 vói nhiều lựa chọn da sóng mang. Các công nghệ cdma 2000 Ix, cdma 2000 3x, CDMAlx EV-DO phản ánh đường cong phát iriên Iiày. Các tiêu chuẩn cho mạng 3G tiển lẻn từ mạng CDMA được phát triển bởi 3GPP2 đồng thời cũng phát Iriển dựa trên khung ITU-R IMT2000 CDMA. Cách tiếp cận đa sóng mang được chấp thuận để Iiromg thích với mạng lS-95 hiện tại với khoảng cách sóng mang là l,25MHz. Đây lá trường hợp cua nước Mỹ, nơi không có sản phố tần riêng cho dịch vụ 3G UMl s. Trong truyền dẫn ở chế dộ đa sóng mang, ở hướng về có thé có tói 12 sóng mang phát từ trạm gốc với mỗi sóng mang 1,25MHz và tốc dộ chip là 1,2288M':hip/s. ở phiên bàn 3x với 3 són« mang bởi vậy có thể cung cấp tốc độ 3,6864Mchip/s, tương đưomg với lốc độ chip cùa UMTS là 3,84Mchip/s. Tiêu chuẩn cdma 2000 của ITU-T có thể thích ứng tốc độ dữ liệu trên 3 sóng mang với chuẩn, các tiêu chuấn cdma 2000 3x được định nghĩa trong tiêu chuẩn
206 Truyển hình số ơi động cdma 2000. Tiếp cận đa sóng mang cung cấp tinh thích ửng cho mạng IS-95, các sóng mang cỏ củng băng tần và tốc độ chip. Một nhánh khác cùa sự phát triển là Ix EV-DO (lựa chọn chi dùng cho dừ liệu). Hệ thống này sử dụng sóng mang riêng rẽ cho dịch vụ thoại và dữ liệu. Tổc độ dữ liệu cao nhất cùa sóng mang EV-DO là 3Mbiưs sử dụng băng tẩn 1.25MHz. IS-95 Đường xuống 1.25MHz 3 x 1.25MHz Đường ièn 1.25MHz 3.75MHz 14.4KB/S 144K6/S 3MB/S 10MB/S Hình 5.19: Sựphảt triển các dịch vụ IS-95 lên 3G Mạng Ix EV-DO đạt được lưu lượng cao hay không với băng tần l,2SMHz phụ thuộc vào việc sử dụng phương pháp điều chế tiên tiến và công nghệ RF. Nỏ bao gồm một hệ thống điều chế thích ứng, hệ thống này cho phép các nút vô tuyến có thể tăng tốc độ ưuyền dẫn dựa ưên phản hồi từ máy di động. Mạng cùng sử dụng
Chương 5 Truyền hình di động sử ơụng công nghệ 3G 207 mã hóa Turbo và mà hóa đa mức. điều nãy làm tăng lốc độ dữ liệu ờ lớp vật lý. Nó cũng sử dụng nhiều dạng macro nhờ quá trình chọn lọc khu vực và đặc tính này gọi là tinh đa dạng người sử dụng. Đặc tính này cho phép chia sè tài nguyên hiệu quả hơn giữa nhừng ngưài sú dụng đang hoạt động. Kién trúc mạng lõi cùa Ix EV-DO cũng hướng về mạng lõi IP với mạng định tuyến gói cho hiệu quà sử dụng dừ liệu cao. Các mạng 1X EV-DO có thé cung cấp tốc độ dừ liệu trung bình cho việc tải về là 300-600kbiưs. với tốc độ lớn nhất của mạng là 2.4Mbiưs. FV-DO sử dụng điều chế thích ứng đa mức (điều chế QPSK. 8PSK và 16QAM). 5.10.1 Kiến trúc IxEV-DO Hình 5.20 chi ra kiến trúc ỉx EV-DO, trong đó các nút vô tuyến được cài đặt ờ các vị tri thực hiện sẳp xếp lịch trinh gói, điều chế/giải điều chế bảng tẩn cơ sớ và xử RF. Các chức năng chuyển vùng được cung cấp Ixyi bộ điều khién mạng vô tuyến cài đặt trong tồng đái. Các bộ điều khiền mạng nổi mạng lõi thông qua nút phục vụ dử liệu gói (PSDN). Mạng Ix EV-DO vượt ra ngoài kién trúc chuyển mạch kênh cùa các mạng lS-95 (một thuộc tính chi tồn tại trong kiến trúc plỉiẻn bàn '99 của 3G). Sự linh hoạt này đẵ buộc các nhà khai thác, phải xây dựng các mạng của họ dựa trên một lõi IP làm chuyển mạch, truyền tài và các ứng dụng bên ngoài. Sử dụng một lõi IP sẽ dẫn tới hiệu quả hơn về chi phí thông qua sử dụng các các bộ định luyến và chuyến mạch tiêu chuẩn hơn là các thiết bị độc quyền.
208 Truyẻn hình số di động. PSDN 5 Bộ đinh ỉ tuyén tich hợp i ly CtHÌ *éctfH/c Chưy4nm#£A 1 T ru n g tâm Hộ thống (j,èo khién Nút vô tuyén puản lý m ạn g v ô tư yén Hình 5.20: Kiến trúc mạng Ix EV-DO 5.Ỉ0.2 Truyền hình di động sử dụng các công nghệ Ix EV-DO Ix EV-DO là một tiêu chuẩn quốc tế do 3GPP2 thực hiện. Ix EV-DO cũng đă được triển khai với một số mạng ở Nhật Bàn (KDDI), Hàn Quốc (SK Telecom và KTF) và Mỳ (Verizon và Spint) cũng như một số nước khác. Ix EV-DO không tương thích với các mạng cdma 2000. Do đỏ để sử dụng được cẩn có các máy cầm tay đa chế độ. Sự sẵn sàng của các máy cầm tay tương thích với các mạng cdma 2000 đã làm ULng sự sử dụng các dịch vụ IX EV-DO. Các khách hàng cỏ khả năng linh hoạt trong việc nhận các cuộc gọi thoại tới (cdma 2000 Ix) trong khi đang tải dữ liệu thông qua Ix EV-DO. Các phiên bản mới hom của các máy cầm tay cùng hỗ trợ cho các mạng GSM/GPRS. Sự mở rộng của cdma 2000 sang Ix EV-DO rất dề dàng bàng cách thêm một card kênh cho các trạm gổc hiện tại.
Chương 5 Truyền hình di động sử dụng công nghệ 3G 209 Các mạng. Ix EV-DO có khá năng linh hoạt để hỗ ượ mức QoS khách hàng và ứng dụng ờ mức QoS. Khả năng này trợ giúp dịch \ ụ nhạy với trễ làm việc tốt hơn thậm chi trong môi trường sử dụng cao. QoS mức khách hàng cho phép nhà khai thác cung cấp các dịch vụ trà thêm như truyền hinh di động, sắp xếp lịch trình gói 1X nV-DO kết hợp với các cơ chế QoS dựa trên Diff-Ser có thể cho phép QoS trong toàn bộ mạng vô tuyến. Verizon đã triển khai dịch vụ VCAST của họ, dịch vụ này cung cấp luồng âm thanh và clip phim (tin tức, thời tiết, giài trí và thề thao). Dịch vụ này sứ dụng Ix EV-DO có thế chuyển tải ở tổc độ 400-700kbiưs với tốc độ chùm lên tới 2Mbiưs. Verizon sử dụng Windo\vs Media 9 đé vận chuyén. 5.10.3 Công nghệ CDMA 1X EV-DV Các mạng Ix EV-DO lương thích với kiến trúc cdma 2000. I ỉoạt động có thể mở rộng tới chế độ 3x với hoạt động đa sóng mang và tốc độ dừ liệu 3,072Mbiưs hướng về và 451kbiưs hướng di. Hệ thống có các thuộc tính tiên tiến như điều chế thích ứng, mã hoá (QPSK, 8PSK, 16QAM) và khung thay đổi. Thiết bị di động có thỏ chọn trạm gốc bất kỳ trong dải cùa nó. 5.10.4 Các mạng CDMA2000 Ix EV-DO Ix EV-DO đâ triển khai rộng râi ở nước Mỹ (Verizon, Sprint, và Alltel), Ca-na-đa (Bell Mobility), Hàn Quốc (SK Telecom và KT Preetel), Nhật Bàn (KDDI), úc (Telstra), Niu Di-lân, (Telecom New Zealand) và một số nước khác. Sprint và KDDI đã hướng tới
210 Truyền hình số di động IxEV-DO Rev A và các nhà khai thác khác đang trong quá trinh chuẩn bị triển khai các dịch vụ Rev A. Các nhà khai thác này hiện nay đang tích cực đẩy các khá năng dừ liệu trên mạnu cua họ đê vận chuyển các dịch vụ đa phương tiện mới như luồng âm nhạc/phim, điện thoại thấy hình, quảng bá truyền hinh trực tiểp. ờ Mỹ Sprint và Verion là các nhà khai thác lớn nhất phú sóng trên 200 thành phố. 5.11 MỞ RỘNG VẬN CHƯVỂN TRUYỀN h ìn h d i đ ộ n g QUA Wl-R Hiện nay nhiều người quan tâm tới các công nghệ LAN vô tuyến, đặc biệt là 802.11 cũng như Wi-Fi và 802.16 (WiMAX). Chi phí thiết bị thấp và khả năng sử dụng rộng của các ửiiết bị máy lính xách tay đâ dẫn tới sự tăng ưưởng Wi-Fi trong các căn hộ đé kết nối trong nhà và trong doanh nghiệp để di chuyển trong nội bộ. Hàng trăm nghìn các điêm hot spots như các khách sạn, sân bay. quán cà phê đã triển khai sử dụng các công nghệ Wi-Fi. Trong khi có thể hỗ trợ truy cập Internet tốc độ cao với khả năng di động hoàn toàn ở tốc độ xe cơ giới, Ix EV-DO hoàn hào không kém đối với các hot spots (điểm truy cập không dây) như khách sạn, sân bay, quán cà phê. Do đỏ với sự chấp nhận ngày càng lăng Ix EV-DO, nhu cẩu sử dụng các Wi-Fi hot spots sẽ lăng. Tuy nhiên Wi-Fi và Ix EV-DO có Uiể tiếp tục đóng vai trò bổ trợ cho nhau, vì Wi-Fi phục vụ thị trường doanh nghiệp và kết nối trong nhà thì Ix EV-DO cung cấp vùng phủ sóng dừ liệu di động rộng hơn.
Chương 5 ĩruyển hình di động sừ dụng cóng nghệ 3G 211 Mặc dù các triển khai hiện nay của Ix EV-DO được tăng tốc hướng tới các ứng dụng dử liệu vô tuyến tốc độ cao, với các mờ rộng mới dang được bố sung, Ix EV-DO đang trên đường trờ ửiành một giao diện vô tuyén dựa trên IP đa năng và giao diện này có thể hồ trợ hiệu quà bất kỳ lưu lượng IP nào bao gồm cả dừ liệu đa phưcTng tiện nhạy với trễ như VoIP. Các mở rộng khác cũng đang được phát triến cho Ix EV-DO bao gôm: - Kênh đặt trước nhanh hơn nhiều - Tốc độ đinh khách hàng vượt trên 1 Mbiưs - Và khả năng quang bá để hỗ trợ các ứng dụng như phân phối thời sự, âm nhạc, phim và quàng cáo. Các chip-set tiên tiến hồ trợ Ix KV-DO cũng sẽ có thề hỗ trợ thoại và Ix EV-DO đồng thời, cho phép một khách hàng duy trì cuộc trao đồi điện thoại ưong khi truy cập Internet băng rộng. 5.12 QUẢNG BA t r o n g c á c m ạ n g 3GPP ) Các khuôn dạng tập tin sử dụng da phương tiện gồm một dái rộng từ các tập tin âm thanh vả hình ảnh thô đến các tập tin MPEG hoặc các tập tin Windows Media (*.mpg. *.mpeg, *.mpa, *.dat, *.vob, ). Mặt khác các mạng 3GPP được đặc trưng bởi việc giám sát hinh ảnh, ám thanh và dữ liệu nhiều phương tiện theo các khuôn dạng tập tin trong các phiên bản 3GPP (phiên bàn 4, 5 và 6). Phiên bản hiện nay mà 3GPP đang viết là phiên bản 6. Các độ phân giải cùa ỌCIF và QVGA cho hình ảnh đă được chính thức hoá dưới các tiêu chuần này và .3gp là khuôn dạng tập tin sử dụng trong các điên
212 Truyển hlnh sổ di động thoại di động để liru trử thông tin (âm thanh và hình anh). Ảm ihanh được lưu trử dưới các khuôn dạng AMR-NB hoặc AAC-LC. Khuôn dạng tập tin này và một phiên bàn đcm gián hơn cua ISO- 14496-1 (MPEG-4). Khuôn dạng .3gp luxi trữ video là khuôn dạng MPEG-4 hoặc H.263. 3GPP cũng mô tả các kích thước ánh và băng thônu. \ ì vậy nội dung được tính kích thước sao cho phù hợp với các màn hình di dộng. Phẩn mềm tiêu chuẩn như là QuickTime lìroadcaster cùa Apple hồ trợ các bộ mà hoá cho MPEG-4 hoặc H.264 và cùnu vứi một máy chủ luồng QuickTỉme cung cấp cho một giãi pháp quang bá. giải pháp này có thể tới được người choi MPEG-4. Nhièu giải pháp quảng bá khác cung cấp MPEG-4 thời gian thực hoặc các ứng dụng mă hoả 3GPP và tạo luồng cũng cho phép người chơi có thể tải về được. 5.12.1 QuickTime Broadcaster QuickTime Broadcaster cùa Apple gồm một Mac o s Xserver 10.4 với phần mềm QuickTime 7 và QuickTime Broadcaster. Máy chù hỗ trợ các khuôn dạng tập tin: MPEG-4, H.264, AAC, MP3 và 3GPP. Máy chù có thể phục vụ các luồng 3GPP trên cơ sờ dơn hướng hoặc đa hướng cho các mạng di động. Cả hai chế độ vận chuyển để tạo luồng hay tải về đều được hỗ trợ. Máy chủ này sù dụng các giao thức tiêu chuẩn công nghiệp để tạo luồng, chảng hạn như RTP/RTSP. Các chưomg trình trực tiếp có thể được mã hoá thông qua QuickTime Broadcaster, cũng cỏ thể sử dụng phần mềm này để tạo ra luồng theo yêu cầu.
Chưxyng 5 Truyền hình di động sử dụng cóng nghệ 3G 213 5.12.2 (ìiãí pháp bộ mã hoá mô hình 4Caster của Envivỉo Mô hinh 4Castcr đã dược tliict kố dc quáng bá trên các mạiig Iruyền hinh di dộniỉ hỗ trự da tiêu chuấn. 4Castcr có thể chấp nhận một đầu vào video dưứi khuôn dạng bất kỳ và đưa ra đầu ra dưới 8 khuôn dạng dồng thời gồm 2.5G; 3(1; 3.5G; DVB-H; DMB; ISDB-T và W i-Fi hoặc WiMAX. Nó cũng hỗ Irợ cà hai tiêu chuẩn mạng 3GPP và 3GPP2. Các dầu ra bộ mã hoá cung cấp luồng và quảng bá đồng thời truyền hình di động ỡ các tốc độ bit khác nhau. Nó cung cấp chuyền mạch tốc độ bii trực tiếp, chuyển mạch này cho phép bộ mã hoá diều chinh các tốc dộ bit dựa trên các điều kiện mạng. Bộ mã hoá cũng hồ trợ báo vệ nội dung bàng ISMAcrypt. 5 .1 3 MỘT 3GPP HEADEND ĐIỂN h ìn h CHO TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG Một Meadend 3GPP thòng dụng bao gồm 2 máy chù: - Một máy chù để mà hoá nội dung âm thanh và phim, đóng gói IP thành IP UDP RTP - Và một máy chú luồng để cung cấp nhiều luồng RTP đơn hưtViig rho nhiều máy cầm tay di động (hình 5.21) Trong một Headend các nguồn âm thanh và phim có thê là một máy quay hình (chảng hạn như USB Camera) hoặc một bộ thu/phát vệ tinh hoặc nội dung video luTJ trữ hoặc băng video. Máy chú quàng bá mà hoá luồng sứ dụng các bộ mà hoá H.263, bộ mã hoá âm thanh AMR và cung cấp các gói IP, các gói này đi qua
214 Truyền hình sổ di động RTP/UDP. E)ộ phân giải video cùa dòng đã mã hoá sẽ bị giới hạn theo chuẩn 3GPP, chẳng hạn như kích thước ỌCIF với 15-30khung/s. Mã hoá âm thanh cỏ thc là AMR từ 4,7 đến 12,3kbiưs. Phát riêng RTP Hlnh ảnh, dm thanh gốc Máy ctìủ quảng bá Ma hỏa hlnh ảnh H 263 Mfl hóa âm thanh Mạng di động RTP đóng gói Di động với 3GPP player Hình 5.21: Một Headend 3GPP tiêu chuấn Máy chủ luồng thiết lập các kết nổi đơn hướng điểm tới điểm cho các nhóm di dộng sao cho các khách hàng của nhóm mong muốn xem một phim riêng. E)ể thực hiện mục đích này các máy di động truy cập vào ưang Web thông qua một lệnh như là rtsp:// / . Dử liệu âm thanh và phim được giải mă ở dầu thu (điện thoại di dộng) thông qua một 3GPP player được nhúng trong máy cầm tay.
Chương 6 MỘT SỐ THIẾT BỊ HEADEND VÀ THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG 6.1 MỘT SỐ THIẾT BỊ HEADEND 6.1.1 DMB mã hoá âm thanh, hình ảnh - Thiết bị KME-10 của công ty KAI MEDIA, đây là bộ mã hoá thời gian thực - Phần video + Nén H.264/MPEG-4 AVC + CIF/ỌVGA/QCIF/WDF + NTSC: 2-30khung/s, PAL: 2-25khung/s + Tốc độ ra: 128kbiưs - 768kbit/s - Phần âm thanh + Nén BSAC,ỈÍE.AAC V2 + Tốc độ lấy mẫu 48kHz, 44,1 kH/, 24kHz đối với BSAC và 32kHz. 48kHz cho HE-AAC + Khung con: 1-3 chì dùng cho BSAC + Tốc độ ra: 24kbiưs-128kbit/s cho BSAC và 32kbiưs- 64kbiưs cho HE-AAC
216 Truyền hình số ơi động - Truyền tải + Ghép kênh: MPÍỈG-2. MPEG-4 SI„ ISO /lir 144496scction + Chuẩn đồng hồ: Chuẩn thời gian NTP hoặc đồng hồ hệ thống mã hoá + Thông tin PSI: PAT, PMT, OD, BIFS + Mã hoá ngoài và đan xen: Mã hoá RS (204. 188, t = 8), dan xen vòng xoẳn + Tốc độ ra: 256kbiưs - 1 Mbiưs - Đầu vào hình ảnh: Composite, S-video, SDI - Đầu vào âm thanh: Analog, AES/EBU - Đầu ra: + Đầu ra TS: UDP/IP + Đầu ra ETI: ETI (G.703, G704). 6.1.2 Ensemble Multỉplexer - Thiết bị ghép kênh D-VAUDAX cùa Công ty VDL - Theo chuẩn EN 300 401 - Đầu ra ETI (2,03Mbiưs) - Đầu vào STI-D/ETI/WG1,WG2/X.21 - Định cẩu hình động - Kết nối STI-C. 6.13 Bộ điều chế Thiết bị DAB-Mod-3000 của Công ty UBS cỏ chi tiêu kỹ thuật như trong bảng 6.1.
Chương 6 Một số thiét bi headend 217 Bun^ 6. ỉ: Chi tiêu kỹ thuật cua DAB-MoJ-3000 s r r Tham số Chi tiồu 1 Các ché độphát 1, II, 111, IV’ 2 Bù trẻ Lên tới 1,6s với các bước 488ns Đẩu vào 3 Số Iirợng đầu vào 2 Trờ kháng cao cho phép két nối vòng 4 Trở kháng vào (loop) 5 Kiểu đàu nối BNC khòng cân bảng Đầu ra sổ 6 Số lượng đằura 1 7 Kiểu đằura 8 bit l/Q số đan xen ở 4MHz 8 Kiểu đàu nối DB-25 (F) ETS 300 798 9 r' í-c tin hiệu ECL-10K ĐỊnh thời luồng ra Khoá đồng hồ chuẩn theo tin hiộu vào, trễ 10 Đầu vào cố định, được đặt theo người sử đụng Khoá đồng hồ chuẩn theo đàu vào và sử 11 Đầu vâon^lST dụng TIST (các nhân thời gian) và Ipps đẻ thiết lập các trẻ Khoá đồng hồ chuẩn theo GPS và sử dụng 12 GPSn^lST TIST (các nhân thời gian) và 1pps để thiét lập các trẻ. Đầu ra tiPơng tự 13 Đièu chế Áp dụng trực tiép kỹ thuật số ờ IF 14 Sổ lượng bit 15 bit, các mẫu 64MHz 3 đầu ra gổm: 15 Số lirọng đầu ra - Đầu ra RF ' Các cM độ phai I. II.(II. IV lương ứng VỞI phai
218 Truyền hình sổ di động STT Tham sổ Chi tiêu - Kiém tra IF - Kiểm tra RF 16 Đầu ra kiểm tra IF 44MHz. 50Q BNC (36MHz: Tuỳ chọn) Băng III và băng L Lựa chọn tần số trực tiép (tuỳ chọn) 17 Đầu ra RF Cỏ thẻ điều chình từ -10 tới OdBm Độ cao thõng thường cho băng III và băng L; -45dBm 18 Đầu ra IF 36 hoặc 44MHz, -13dBm Trải phổ đàu ra 19 Mặt nạ Thoả mân ETS 300 401 20 Giả ngoài băng -50dBm Tẩn sổ dầu ra Kênh 5A tới 13F (174,928 tới 239,200MHz) Kênh L1 tới kẻnh 1 P3 (1452.816MHz tới 1491,184MHz) 21 Băng III và băng L Kênh LA tới LW (1452,960MHz tới 1490.624MHz) Lựa chọn tàn số bầng kênh hoặc tàn số trực tiép. 6.2 MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐẲU c u ố i 6.2.1 Máy di động GSM MDH-IOOT cỏ bộ thu T-DMB Có thể nói đây là chủng loại máy di động theo công nghệ GSM đẩu tiên có bộ thu T-DMB. Loại máy này đă được triển khai thử nghiệm tại In-đô-nê-xi-a và Việt Nam. Hình dáng của máy MDH-1OOT được mô tả trong hình 6.1.
Chương 6 Một số thiết bi headend 219 i6 13 Hình 6.1: Kiếu dáng máv MDH-ỈOOT Tronị’ đó: 1: Nap truớc 11: Bộ nạp/ USB/ Tai nghe 2: Nẳp sau 12; Phím mở máy quay 3: Phím âm lượng 13: Lưng máy 4: T-Flash 14; Máy quay 5: Bộ thu 15; Gương 6: Cửa sổ 16: Loa 7; Phím lái 17: Nẳp pin 8: Phím chức năng 18: Khoá pin 9: Chừ số 19: Cap Screw 10; Phím máy quay 20: Anten DMB
220 Truyẻn hinh số di động Bàn^ 6.2: Chi tiêu kỹ thuịu cùa máy iVÍDH-IOOT STT Tham sÃ Chỉ tiêu kỹ thuật 1 Tản số 3 bâng 900/1800/1900MHz 2 WAP WAP 2.0 3 GPRS GPRS Class 12 4 Màn hinh LCD 240 X 320 (QVGA), 2.4". 256 màu TFT Tiêu chuản DAB (Tiêu chuẳn Eureka 147: ETSI 300 401 Giải mà Video. MPEG4/H264. CIF 30khung/s 5 T-DMB (Max). 640kbiưs (Max) Giải mã audio: MUSICCAM (DAĐ) vá MPEG4/BSAC 384kbit/s (Max) CAS Client 6 Đa phương tiện MP3. MP4, ghl àm giọng nói Bộ nhở trong: 128MB Nand Flash 7 Bộ nhở Bộ nhở ngoài (T-Flash) 8 Nhản tin SMS. MMS 9 Âm thanh 64 giai điệu vả âm chuỏng 10 Danh bạ 300 danh bạ vởi 4 số; ở nhá. e-mail, cơ quan và Fax 11 Kich thtfởc 56,6 X 144.6 X 16mm, nặng 83g chưa kể pin Pin Li-Polymer 1200mAh 12 Pin Thởi gian đám thoại: 4 giở Số dâ gọí~phụ thuộc SIM 13 Quán lý cuộc gọi 50 cuộc gọí đã nhận 50 cuộc gọi nhở 14 Phụ kiện kèm theo Độ nạp, dây USB. tai nghe stereo 6.2.2 Các máy di động CDIMA có bộ thu T-DMB Các máy thu CDMA có bộ thu T-DMB đâ được nhiều hãng cúa Hàn Quốc sản xuất phục vụ thị ưưòmg tiêu dừig nội địa. Một sổ máy di động điển hình có chức năng T-DMB được liệt kê trong bảng 6.3.