Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu các công nghệ cơ bản và ứng dụng truyền hình di động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

-----oOo-----

NGUYỄN ANH DŨNG

Đề tài:

NGHIÊN CỨU CÁC CÔNG NGHỆ CƠ BẢN VÀ

ỨNG DỤNG TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử

Mã số: 60.52.70

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. TRẦN QUỐC THỊNH

Hà Nội 2011

CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

3GPP Third Generation Partnership Project Dự án hiệp hội thế hệ ba

3GPP2 Third Generation Partnership Project 2 Dự án 2 hiệp hội thế hệ ba

Advanced Audio Coding M ã hoá âm thanh tiên tiến AAC

Asynchoronous Layered Coding M ã hoá phân lớp không đồng ALC

bộ

AMPS Advanced Mobile Phone System Hệ thống điện thoại di động

tiên tiến

Adaptive M ultirate Đa tốc độ thích nghi AMR

Automatic Repeat Request Yêu cầu phát lại tự động ARQ

Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền tải không đồng ATM

bộ

ATSC Advanced Television Systems Tiêu chuẩn uỷ ban các hệ

Committee Standard thống truyền hình tiên tiến

AVI Audio Video Interleaved Ghép xen Video âm thanh

BCM CS Broadcast/M ulticast Service Dịch vụ broadcast/mult icast

BICC Bearer Independent Call Control Điều khiển cuộc gọi độc lập

phần mang

BM-SC Broadcast/M ulticast Service Center Trung tâm dịch vụ broadcast

multicast

BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc

BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc

CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo

mã

CIF Common Interface Format Khuôn dạng giao diện chung

CMMB China M obile Multimedia Quảng bá đa phương tiện di

Broadcasting động Trung Quốc

COFDM Coded Orthogonal Frequency Division Ghép kênh phân chia theo tần

Multiplexing số trực giao được mã hoá

CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra dư chu trình

CS Circuit Switched Chuyển mạch kênh

CSCF Call State Control Function Chức năng điều khiển trạng

thái cuộc gọi

DAB Digital Audio Broadcasting Quảng bá âm thanh số

DAB-IP Digital Audio Broadcasting-Internet Quảng bá âm thanh số dựa

trên giao thức Internet Protocol

DQPSK Differential Quadrature Phase Shift Khoá dịch pha vuông góc vi

sai Keying

DRM Digital Rights Management Quản lý bản quyền số

DS-CDMA Direct Sequence Code Division Đa truy nhập phân chia theo

Multiple Access mã trải phổ chuỗi trực tiếp

Discontinous Transmission Truyền dẫn không liên tục DTX

Digital Video Broadcasting Quảng bá Video số DVB

DVB-H Digital Video Broadcasting-Handheld Quảng bá Video số tới máy

cầm tay

Entitlement Control M essage Bản tin điều khiển được phép ECM

Enhanced Data Rates for Global Các tốc độ dữ liệu tiên tiến đối EDG E

với phát triển toàn cầu

Elementary Stream Dòng sơ cấp ES

Electronic Service Guide Hướng dẫn dịch vụ điện tử ESG

European Telecommunications Viện tiêu chuẩn Viễn thông ETSI

Standards Institute Châu Âu

Evolution Data Only Chỉ dữ liệu phát triển EVDO

Evolution Data and Voice Thoại và dữ liệu phát triển EVDV

Forward Access Channel Kênh truy nhập hướng đi FACH

Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần FDD

số

FDM Frequency Division M ultiplexing Ghép kênh phân chia theo tần

số

Forward Error Correction Sửa lỗi hướng đi FEC

Fast Information Channel Kênh thông tin nhanh FIC

Forward Link Only Chỉ liên kết hướng đi FLO

File Transport Protocol Giao thức truyền tải tệp FTP

GERAN GSM EDGE Radio Access Network M ạng truy nhập vô tuyến

GSM EDGE

Gateway GPRS Support Node Node hỗ trợ GPRS cổng GGSN

Gateway M SC M SC cổng GMSC

General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói tổng quát GPRS

Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu GPS

Global System for Mobile Hệ thống thông tin di động GSM

communications toàn cầu

HLR Home Location Register Bộ ghi định vị thường trú

HSDPA High Speed Downlink Packet Access Truy nhập gói đường xuống

tốc độ cao

HSPA High Speed Package Access Truy nhập gói tốc độ cao

HSS Home Subscriber Server Server thuê bao thường trú

HTML Hypertext Markup Language Ngôn ngữ lập trình siêu văn

bản

HTTP Hypertext Transfer Protocol Giao thức truyền tải siêu văn

bản

IETF Internet Engineering Task Force Uỷ ban nhiệm vụ kỹ thuật

Internet

IMS IP M ultimedia System Hệ thống đa phương tiện IP

IMT-2000 International M obile Telephone 2000 Điện thoại di động Quốc tế-

2000

Internet Protocol Giao thức Internet IP

IP Encapsulation Đóng gói IP IPE

ISDB-T Integrated Services Digital Quảng bá số các dịch vụ tích

Broadcasting-T errestrial hợp-mặt đất

Intersymbol Interference Xuyên nhiễu giữa các ký hiệu ISI

International Telecommunications Hiệp hội Viễn thông Quốc tế ITU

Union

LCT Layered Coding Transport Truyền tải mã hoá được phân

lớp

Local-area Identification M ô tả vùng nội hạt LIC

Logical Link Control Điều khiển liên kết logic LLC

Local Operation Center Trung tâm khai thác nội hạt LOC

Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi MAC

trường

MBMS Multimedia Broadcast and M ulticast Dịch vụ broadcast và multicast

Service đa phương tiện

MCCH MBMS point-to-multipoint Control Kênh điều khiển điểm-tới-đa

Channel điểm MBMS

Multiplex Configuration Information Thông tin cấu hình ghép kênh MCI

Mobile Equipment Thiết bị di động ME

MFN Multifrequency Network M ạng đa tần

MGCF Media Gateway Control Function Chức năng điều khiển

Gateway media

MBMS notification Indicator Channel Kênh chỉ thị thông báo MBM S MICH

Mobile Information Device Profile Profile thiết bị thông tin di MIDP

động

Multicast Logical Channel Kênh logic multicast MLC

Multimedia Object Transfer Truyền tải đối tượng đa MOT

phương tiện

MPE Multiprotocol Encapsulation Đóng gói đa giao thức

MPEG Motion Pictures Expert Group Nhóm chuyên gia hình ảnh

động

MM S Multimedia Messaging Service Dịch vụ bản tin đa phương tiện

MRF Multimedia Resource Function Chức năng tài nguyên đa

phương tiện

MSC Main Service Channel Kênh dịch vụ chính

MSC Mobile Switching Network M ạng chuyển mạch di động

MSCH MBMS point to multipoint Scheduling Kênh định trình điểm-tới-đa

Channel điểm MBMS

MSK MBMS Senssion Keying Khoá phiên MBMS

MTCH MBMS point-to-multipoint Traffic Kênh lưu lượng điểm-tới-đa

Channel điểm MBMS

MTK MBMS Traffic Keying Khoá lưu lượng MBM S

MUK MBMS User Keying Khoá người sử dụng MBMS

NMTS Nordic Mobile Phone Service Dịch vụ điện thoại di động

Bắc Âu

NOC National Operating Center Trung tâm khai thác Quốc gia

NPAD Non-programme Associated Data Dữ liệu kết hợp không chương

trình

OIS Overhead Information Symbols Các ký hiệu thông tin mào đầu

PAD Programme Associated Data Dữ liệu kết hợp chương trình

PDA Personal Digital Assistant Hỗ trợ số cá nhân

PDA N Packet Downlink Ack/Nack Ack/Nak đường xuống gói

PDCH Packet Data Channel Kênh dữ liệu gói

PID Particular Program Identifier Bộ mô tả chương trình đặc biệt

PS Packet Switched Chuyển mạch gói

PSS Packet-Switched Streaming Dòng chuyển mạch gói

PSTN Public Switching Telephone Network M ạng điện thoại chuyển mạch

công cộng

PPC Positioning Pilot Channel Kênh hoa tiêu vị trí

PTM Point-to-Multipoint Điểm-tới-đa điểm

PTP Point-to-Point Điểm-tới-điểm

QAM Quadrature Amplitude M odulation Điều chế biên độ vuông góc

QCELP Qualcomm Code Excited Linear M ã hoá dự đoán tuyến tính

Predictive Coding kích thích mã của Qualcomm

QCIF Quater Common Interface Format Khuôn dạng giao diện chung

một phần tư

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

QPSK Quadrature Phase Shift Keying Khoá dịch pha vuông góc

QVGA Quarter Video Graphics Array M ảng đồ hoạ Video một phần

tư

RAN Radio Access Network M ạng truy nhập vô tuyến

RDP Real Data Package Protocol Giao thức gói dữ liệu thực

RLC Radio Link Control Điều khiển liên kết vô tuyến

RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến

RNS Radio Network Subsystem Phân hệ mạng vô tuyến

RS Reed-Solomon M ã Reed-Solomon

R-SGW Roaming Signaling Gateway Gateway báo hiệu chuyển

vùng

RTCP Real Time Control Protocol Giao thức điều khiển thời gian

thực

RTSP Real Time Streaming Protocol Giao thức truyền tải dòng thời

gian thực

RTP Real Time Protocol Giao thức thời gian thực

SAP Service Access Protection Bảo vệ truy nhập dịch vụ

SC Synchronization Channel Kênh đồng bộ

SDP Senssion Description Protocol Giao thức mô tả phiên

SFN Single Frequency Network M ạng đơn tần

SGSN Serving GPRS Support Node Node hỗ trợ GPRS phục vụ

SI Service Information Thông tin dịch vụ

SIM Subscriber Identity M odule M odule nhận dạng thuê bao

SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi đầu phiên

SNA P SubNetwork Attachment Point Điểm gán mạng con

SMIL Synchronized Multimedia Integration Ngôn ngữ tích hợp đa phương

Language tiện đồng bộ

SMS Short M essage Service Dịch vụ bản tin ngắn

SS7 Signaling System No 7 Hệ thống báo hiệu số 7

SVG Scalable Vector Graphics Đồ hoạ vector có thể định

thang

TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền

dẫn

TDD Time Division Duplex Song công phân chia theo thời

gian

TDMA Time Division Multiplexing Access Truy nhập ghép kênh phân

chia theo thời gian

TPC Transition Pilot Channel Kênh hoa tiêu chuyển dịch

TPS Transmitter Parameter Signaling Báo hiệu tham số máy phát

TS Transport Stream Dòng truyền tải

UDP User Datagram Protocol Giao thức datagram người sử

dụng

UE User Equipment Thiết bị người sử dụng

UHF Ultra High Frequency Tần số cực cao

UMTS Universal Mobile Dịch vụ viễn thông di động

Telecommunications Service toàn cầu

USIM UMTS Subscriber Identity M odule M odule nhận dạng thuê bao

UMTS

UTRA Universal Terrestrial Radio Access Truy nhập vô tuyến mặt đất

toàn cầu

UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access M ạng truy nhập vô tuyến mặt

đất UMTS Network

VAD Voice Activity Detection Phát hiện kích hoạt thoại

VHF Very High Frequency Tần số rất cao

VLR Visitor Location Register Bộ ghi định vị tạm trú

WAP Wireless Application Protocol Giao thức ứng dụng vô tuyến

WCDMA Wideband Code Division Multiple Đa truy nhập phân chia theo

Access mã băng rộng

WIC Wide-area Identification Channel Kênh mô tả diện rộng

LỜI MỞ ĐẦU

Công nghệ truyền hình di động (Mobile TV) gần đây đã và đang được thử

nghiệm và triển khai thành công ở nhiều Quốc gia trên thế giới. Mobile TV là công

nghệ vô tuyến được thiết kế để có thể truyền tải được tín hiệu truyền hình trong môi

trường vô tuyến di động có băng thông hạn chế và thường xuyên chịu ảnh hưởng

của fading, nhiễu và tạp âm, trong khi phải đáp ứng được khả năng hiển thị tín hiệu

tốt trên máy đầu cuối cầm tay di động có kích thước màn hình nhỏ, công suất pin

tiêu thụ bị hạn chế. Các công nghệ truyền tải tín hiệu Mobile TV bao gồm: Mobile

TV truyền tải qua mạng di động 3G, Mobile TV phát qua mạng quảng bá số mặt đất

cho các máy cầm tay (DVB-H), Mobile TV phát qua mạng quảng bá đa phương tiện

số (DMB), M obile TV phát qua mạng M ediaFLO, Mobile TV phát qua mạng quảng

bá số các dịch vụ tích hợp-mặt đất (ISDB-T), M obile TV phát qua mạng quảng bá

âm thanh số trên nền IP (DAB-IP) và Mobile TV phát qua các mạng WiFi,

WiMAX . Trong đó, các công nghệ M obile TV truyền tải qua mạng 3G, DVB-H,

DMB, và MediaFLO đã được nghiên cứu, tiêu chuẩn hoá và sử dụng phổ biến. Ở

Việt Nam, công nghệ 3G đang được thử nghiệm, triển khai ở nhiều nhà cung cấp

dịch vụ như Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam (VNPT), Tổng Công ty

Viễn thông Quân đội (Viettel)…, Tổng Công ty Truyền thông đa phương tiện

(VTC) đã tiến hành thử nghiệm công nghệ DVB-H những năm trước đây, trung tâm

dịch vụ công nghệ truyền hình và đài truyền hình Việt Nam đã tiến hành thử

nghiệm công nghệ DM B vào năm 2008. Sự phát triển của các công nghệ M obile

TV thực sự đem lại những sự thay đổi lớn trong lĩnh vực truyền thông đa phương

tiện số, khi mà người sử dụng có thể xem tín hiệu truyền hình ở bất kỳ địa điểm nào

được phủ sóng truyền hình di động chỉ với một máy di động cầm tay có kích thước

nhỏ.

Với mong muốn nghiên cứu các công nghệ truyền hình di động cơ bản và

qua đó có cơ sở so sánh, đánh giá từng công nghệ từ đó có những đề xuất hướng lựa

chọn công nghệ phù hợp tình hình phát triển ở nước ta. Nội dung của đề tài được

trình bày như sau:

Chương 1: Tổng quan về Mobile TV và tình hình phát triển trên thế giới

Chương 2: Nghiên cứu kỹ thuật Streaming và Mobile Multimedia

Chương 3: Các công nghệ truyền hình di động cơ bản

Chương 4: So sánh, đánh giá các công nghệ truyền hình di động

Chương 5: Đề xuất hướng lựa chọn công nghệ, một số ứng dụng cho phát

thanh số di động, kết luận, khuyến nghị và hướng phát triển

Tóm lại, nghiên cứu các công nghệ truyền hình di động để đề xuất hướng lựa

chọn cho phù hợp tình hình ở nước ta.. Tuy nhiên việc nghiên cứu các công nghệ

truyền hình di động cũng là một vấn đề phức tạp, đòi hỏi quá trình nghiên cứu kỹ

lưỡng và nghiêm túc. Do điều kiện nghiên cứu, thời gian và kiến thức còn hạn chế,

trong khuôn khổ luận văn này, tác giả đã cố gắng tìm hiểu, nghiên cứu và trình bày

các vấn đề một cách tổng quan và cơ bản nhất, và chắc chắn rằng luận văn sẽ không

tránh khỏi những thiếu sót, kính mong nhận được sự góp ý quý báu của Quí Thầy

và các bạn.

Xin chân thành cảm ơn !

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ M OBILE TV VÀ TÌNH HÌNH

PHÁT TRIỂN TRÊN THẾ GIỚI

1.1 Tổng quan về Mobile TV

Truyền hình di động (Mobile TV) là công nghệ mã hoá và truyền dẫn các

chương trình truyền hình hoặc video để có thể thu được trên các thiết bị di động như

điện thoại di động, các thiết bị hỗ trợ số cầm tay (PDA ), các thiết bị đa p hương tiện

vô tuyến, các máy điện thoại có khả năng thu tín hiệu truyền hình di động [1]. Đối

với M obile TV, người xem có thể truy nhập các chương trình truyền hình trong khi

di chuyển. Các chương trình truyền hình có thể được truyền tải dòng (streaming) tới

máy di động để xem ở tốc độ giống như khi được phát hoặc các chương trình có thể

được xem với trễ thời gian hoặc có thể được ghi lại toàn bộ giống như băng cassette

video hoặc đĩa DVD. Mobile TV không chỉ cho phép truyền dẫn một chiều thông

thường mà còn cho phép truyền tín hiệu truyền hình tương tác nhờ sử dụng các

kênh phản hồi cung cấp bởi mạng tế bào. Các chương trình có thể được phát ở chế

độ quảng bá (broadcast) trong một vùng phủ sóng hoặc phát tới một người sử dụng

theo yêu cầu (chế độ unicast) hoặc có thể phát tới một nhóm người sử dụng (chế độ

multicast).

Các công nghệ truyền hình truyền thống được thiết kế đối với các máy thu cố

định, có kích thước màn hình lớn trong đó công suất tiêu thụ không là vấn đề quan

trọng. Trong khi đó các máy thu di động có công suất pin hạn chế, kích thước màn

hình nhỏ, anten nhỏ được tích hợp ở bên trong máy và có bộ nhớ giới hạn, hơn nữa

máy thu có thể chuyển động với tốc độ lên tới 200 km/h [1,5]. Do đó, Mobile TV là

công nghệ được thiết kế để đáp ứng được các y êu cầu truyền dẫn tín hiệu truyền

hình trong môi trường vô tuyến di động có băng thông hạn chế, máy thu đầu cuối di

động có công suất pin tiêu thụ nhỏ kích thước màn hình nhỏ, và giới hạn về tốc độ

làm tươi . Các ảnh hưởng quan trọng của môi trường vô tuyến di động bao gồm

truyền dẫn đa đường, fading, và hiệu ứng Doppler; trong khi đó hạn chế của máy

thu di động là công suất pin nhỏ và anten tích hợp bên trong có độ tăng ích nhỏ. Các

công nghệ M obile TV đã được phát triển để khắc phục các hạn chế của môi trường

truyền dẫn tín hiệu truyền hình di động cũng như các hạn chế của máy thu tín hiệu

truyền hình di động nói trên. Các yêu cầu về mặt công nghệ hỗ trợ việc truyền dẫn

tín hiệu truyền hình di động là [1]:

- Truyền dẫn theo khuôn dạng lý tưởng phù hợp với các thiết bị truyền hình

di động, ví dụ các độ phân giải QCIF (176 X 144 pixels), CIF (352 X 288 pixels),

hoặc QVGA (320 X 240 pixels) với mã hoá hiệu quả cao;

- Công nghệ tiêu thụ công suất thấp;

- Thu nhận tín hiệu ổn định khi di động;

- Chất lượng hình ảnh rõ nét mặc dù bị tổn hao tín hiệu do fading và hiệu

ứng đa đường;

- Hỗ trợ di động ở tốc độ lên tới 250 km/h hoặc cao hơn;

- Có khả năng thu tín hiệu trong một vùng rộng khi di chuyển.

Hình 1.1: Mô hình chung thu phát đối với truyền hình di động

Hình 1.1 mô tả mô hình chung thu phát đối với truyền hình di động. Ở đầu

phát, các chương trình truyền hình di động trước tiên được mã hoá nguồn (khuôn

dạng chuẩn H.264, MPEG-4, HE-AA C, AM R...), sau đó được mã hoá kênh (mã

xoắn, mã turbo...), ghép xen, ghép kênh với chương trình khác, rồi đưa tới bộ điều

chế, khuếch đại công suất và đưa tới anten phát ra mạng truyền dẫn vô tuyến. Ở đầu

thu, máy cầm tay di động thu được tín hiệu truyền hình di động sẽ thực hiện các

chức năng ngược với phần phát bao gồm: giải điều chế, giải ghép xen, giải mã kênh

và giải mã nguồn để có thể xem các chương trình truyền hình trên máy di động.

Hiện nay có hai phương pháp chính để phát tín hiệu truyền hình di động.

Phương pháp thứ nhất là p hát qua mạng tế bào hai chiều và p hương pháp thứ hai là

phát qua mạng quảng bá dành riêng, một chiều. Mỗi phương pháp có các ưu nhược

điểm riêng:

- Phát tín hiệu truyền hình qua mạng tế bào có ưu điểm là sử dụng được cơ

sở hạ tầng mạng đã được thiết lập, do đó sẽ giảm chi phí triển khai. Đồng thời, nhà

khai thác đã có sẵn thị trường truy nhập tới các thuê bao hiện tại, các thuê bao này

chỉ cần đăng ký dịch vụ truyền hình di động mà họ muốn sử dụng. Nhược điểm

chính khi phát tín hiệu truyền hình qua các mạng tế bào (2G hoặc 3G) là vấn đề

băng thông hạn chế, điều này có thể làm giảm chất lượng các dịch vụ thoại truyền

thống. Tốc độ dữ liệu cao của truyền hình di động có thể làm giảm dung lượng của

mạng tế bào. Hơn nữa để thu được tín hiệu truyền hình di động máy đầu cuối cũng

cần được thay thế và thiết kế lại (các vấn đề như kích thước màn hình, cường độ tín

hiệu thu, công suất pin và khả năng xử lý là các vấn đề cần xem xét khi thiết kế máy

thu). Nhiều nhà khai thác dịch vụ di động 2G và hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ

3G đang cung cấp dịch vụ video theo yêu cầu và dòng truyền tải video. Các dịch vụ

này phát ở chế độ unicast với dung lượng truyền dẫn giới hạn và được xây dựng

trên nền các công nghệ sử dụng hệ thống tế bào như G SM , WCDMA hoặc

CDMA2000. Một ví dụ về công nghệ được thiết kế trên nền mạng 3G là công nghệ

phát dịch vụ broadcast và multicast đa phương tiện (M BM S), hệ thống này có thể

hoạt động ở chế độ unicast hoặc multicast. MBMS được thiết kế bởi dự án hiệp hội

3G (3GPP) để p hát các dịch vụ truyền hình di động qua mạng GSM và mạng

WCDMA. M BMS hoạt động ở băng thông 5 M Hz WCDMA, hỗ trợ sáu dịch vụ

truyền tải dòng quảng bá thời gian thực, song song, mỗi dịch vụ có tốc độ 128

kbit/s, trên kênh vô tuyến có băng thông 5 MHz.

- Các hệ thống Mobile TV dành riêng được thiết kế để tối ưu hoá sự phân

phát tín hiệu truyền hình di động. Các hệ thống này có thể phát trên mặt đất, phát

qua vệ tinh hoặc kết hợp cả mặt đất và vệ tinh. Một trong những ưu điểm chính của

các hệ thống Mobile TV dành riêng là nội dung Mobile TV có thể được phát quảng

bá tới nhiều người sử dụng đồng thời. Nhược điểm của các hệ thống này là yêu cầu

đầu tư đáng kể vào cơ sở hạ tầng mạng và các lựa chọn nội dung bị hạn chế.

Các công nghệ Mobile TV cạnh tranh nhau để đạt được thị phần chia sẻ thị

trường, chúng có nguồn gốc khác nhau và được phát triển với các mục đích khác

nhau. Các công nghệ M obile TV được phân loại như trên Hình 1.2.

Hình 1.2: Phân loại các công nghệ Mobile TV.

Như vậy, Mobile TV được phân loại thành Mobile TV dựa trên các mạng

3G, các mạng quảng bá mặt đất và vệ tinh, và các mạng vô tuyến băng rộng. Đối

với mạng 3G, các dịch vụ được chia thành chế độ quảng bá, multicast và chế độ

unicast. Tất cả các công nghệ trên đều đang tiếp tục được phát triển do sự phát triển

của các dịch vụ truyền hình di động. Hình 1.3 mô tả tổng quan về các công nghệ

Mobile TV.

Hình 1.3: Tổng quan về các công nghệ Mobile TV.

1.2 Các tiêu chuẩn đối với Mobile TV

Mobile TV có khoảng trên 30 loại khuôn dạng file âm thanh gồm dạng các

file đơn giản có đuôi .wav, .mpg, Real, QuickTime, Windows M edia 9 và các khuôn

dạng file khác. Video có khoảng 25 khuôn dạng khác nhau từ các file video không

nén đến file nén có khuôn dạng M PEG-4, M PEG-4-AVC/H.264. Video có thể có

một dải rộng độ phân giải, kích thước khung và tốc độ. Các tiêu chuẩn được sử

dụng làm nền tảng chung cho việc phân phát các dịch vụ Mobile TV. Các tiêu

chuẩn có thể khác nhau dựa trên công nghệ nhưng đã đạt được sự thống nhất chung.

Điều này đòi hỏi các nhóm phải làm việc cùng nhau. Các nhóm này bao gồm các

nhà thiết kế chip, các nhà chế tạo để vận hành hệ thống, các nhà thiết kế phần mềm

ứng dụng, các nhà thiết kế và sản xuất máy đầu cuối, các nhà phát triển phần mềm,

cộng đồng quảng bá tín hiệu truyền hình, các nhà khai thác mạng 3G, và các nhà

khai thác tín hiệu truyền hình quảng bá qua vệ tinh. Ngoài ra, việc tiêu chuẩn hoá

cũng liên quan đến ngành công nghiệp chế tạo nội dung để thiết kế nội dung âm

thanh và video cho các máy đầu cuối di động; ngành công nghiệp di động tế bào để

thiết lập các hệ thống truyền dẫn tín hiệu truyền hình di động và nhiều ngành công

nghiệp khác. Các tiêu chuẩn Mobile TV được tổng kết trong khuyến nghị ITU-R

BT.1833, ngoài các tiêu chuẩn trong khuyến nghị này, còn có các công nghệ truyền

hình di động đã được tiêu chuẩn hoá và được triển khai ở nhiều nước trên thế giới

như công nghệ VSB tiên tiến, hệ thống quảng bá đa phương tiện di động ở Trung

Quốc (CMM B).

1.3 Các nguồn tài nguyên đối với Mobile TV

Đối với Mobile TV, một nguồn tài nguyên chung quan trọng là phổ tần số. Ở

Anh và M ỹ phổ tần số dành cho truyền hình truyền thống nằm trong dải VHF và

UHF. Ở Anh công ty BT Movio đã sử dụng phổ tần dành cho quảng bá âm thanh số

(DAB) để p hát tín hiệu truyền hình di động sử dụng tiêu chuẩn DAB-IP. Ở Hàn

Quốc phổ tần DAB dành cho các dịch vụ vệ tinh được sử dụng để phát dịch vụ

truyền hình di động theo khuôn dạng tín hiệu quảng bá đa phương tiện số qua vệ

tinh (DM B-S). Hàn Quốc cũng cho phép sử dụng phổ tần VHF để cung cấp dịch vụ

truyền hình di động sử dụng công nghệ quảng bá đa phương tiện số mặt đất (DVB-

T). Công nghệ quảng bá đa phương tiện số cho các máy cầm tay (DVB-H) là một

tiêu chuẩn được thiết kế sử dụng các mạng DVB-T để phát các dịch vụ DVB-H và

sử dụng chung phổ tần của DVB-T. Ở M ỹ, Modeo, nhà khai thác DVB-H, đã thiết

lập một mạng hoàn toàn mới dựa trên DVB-H sử dụng băng tần L ở 1670 MHz;

HiWire, một nhà khai thác khác sử dụng phổ tần 700 MHz để phát dịch vụ DVB-H.

1.4 Công nghệ broadcast và unicast đối với Mobile TV

Có hai chế độ phân phát nội dung tới thiết bị M obile TV là: chế độ broadcast

và chế độ unicast. Ở chế độ broadcast, cùng nội dung giống nhau được phát tới số

lượng không hạn chế người sử dụng, trong khi ở chế độ unicast nội dung được phát

theo yêu cầu tới người sử dụng cụ thể dựa trên việc lựa chọn nội dung.

1.4.1 Công nghệ broadcast

Hình 1.4: Truyền dẫn broadcast đối với Mobile TV.

Công nghệ cung cấp tới nhiều người sử dụng cùng nội dung ở cùng thời

điểm được gọi là broadcast [1,5], ví dụ như sự quảng bá tín hiệu truyền hình tương

tự và radio. Công nghệ này có tính cá nhân thấp vì tất cả người sử dụng đều thu

được cùng nội dung. Tuy nhiên, công nghệ này phù hợp với thị trường vì không bị

hạn chế kỹ thuật về số lượng người sử dụng có thể thu nội dung ở cùng thời điểm.

Các công nghệ quảng bá phát tín hiệu truyền hình di động gồm: MBMS,

DMB-T, DM B-S, DVB-H, ISDB-T, ISDB-S, DAB, DAB-IP và MediaFLO. Như

vậy, công nghệ quảng bá được sử dụng tốt nhất để phân phát hiệu quả các kênh

truyền hình phổ biến tới số lượng lớn người sử dụng trong một vùng địa lý nhất

định.

1.4.2 Công nghệ unicast

Công nghệ cung cấp tín hiệu truyền hình di động theo chế độ một-tới-một

được gọi là unicast [1,5]. Công nghệ này có tính cá nhân cao vì mỗi người sử dụng

chỉ xem dòng truyền tải unicast của mình. Unicast cũng có ưu điểm là các nguồn tài

nguyên mạng chỉ được sử dụng khi một người sử dụng kích hoạt việc sử dụng dịch

vụ. Hơn nữa, với unicast, mạng có thể tối ưu về mặt truyền dẫn đối với mỗi người

sử dụng đơn lẻ. Tuy nhiên các mạng unicast bị hạn chế về số lượng người sử dụng

được hỗ trợ bởi vì nguồn tài nguyên là hữu hạn vì băng thông hạn chế. Ví dụ, truyền

tải dòng video của một sự kiện thể thao như bóng đá, bóng chuyền… có thể được

lựa chọn bởi hàng trăm nghìn người sử dụng, điều này làm cho nguồn tài nguyên

mạng bị cạn kiệt. Các tốc độ truyền dẫn ở các mạng tế bào UMTS điển hình là 64

kbps (chuyển mạch kênh, CS), hoặc 220-320 kbps (chuyển mạch gói, PS). Các

mạng GPRS cung cấp tốc độ trong khoảng 30-40 kbps (PS), các mạng EDG E có tốc

độ điển hình trong khoảng 100-130 kbps (PS) và HSDPA có thể đạt tốc độ từ 550-

1100 kbps (PS). Mặc dù bị giới hạn về băng thông, công nghệ unicast phù hợp cho

việc cung cấp dịch vụ video theo yêu cầu và sự tương tác cho các dịch vụ truyền

hình di động.

Hình 1.5: Truyền dẫn Unicast đối với Mobile TV.

1.5 Mobile TV sử dụng các mạng tế bào

Sự triển khai các công nghệ 2.5G với tốc độ dữ liệu cao hơn đã cho phép các

nhà khai thác mạng di động cung cấp các dịch vụ đa phương tiện như video, âm

thanh giống như truyền tải dòng IP qua mạng Internet. Tuy nhiên, do các điều kiện

truyền dẫn và mạng, tín hiệu clip video bị trễ và chất lượng tín hiệu không cao do

tốc độ khung thấp. Sự phát triển từ công nghệ 2.5G đến 3G đã tăng tốc độ dữ liệu,

sự phát triển các giao thức âm thanh và video cùng với kỹ thuật mã hoá nguồn hiệu

quả M PEG-4 dẫn tới mạng 3G có thể cung cấp các kênh video trực tiếp ở tốc độ

128 kbps hoặc cao hơn. Các mạng 3G được thiết kế để có thể cung cấp tốc độ dữ

liệu cao lên tới 384 kbps, do đó các mạng 3G có thể được sử dụng để cung cấp các

dịch vụ truyền hình di động. Mạng 3G đã được triển khai ở nhiều nước khác nhau

trên thế giới, một số nhà khai thác mạng 3G điển hình ở các nước như [1]: Mỹ

(Sprint, Cingular, M idwest Wireless, Alltel, Cellular South, Verizon), Mêxicô

(Telcel), Peru (Moviestar), Canada (Bell, Rogers, TELUS), Anh (Orange, Three)…

Hiệp hội Viễn thông Quốc tế (ITU) đã thống nhất các mạng 3G với tên gọi là IMT-

2000 dựa trên hai công nghệ lõi cơ bản là: UMTS và CDMA2000. Công nghệ

UMTS (WCDM A) được phát triển đối với các nước đang khai thác mạng GSM, các

tần số 3G ở UM TS được phân bổ rời rạc trong phổ tần của UMTS. Trong khi đó

công nghệ CDM A2000 được thiết kế tương thích với các mạng CDMAOne. Các

dịch vụ Mobile TV dựa trên mạng 3G có thể cung cấp dòng truyền tải dữ liệu di

động chấp nhận được ở tốc độ lên tới 300 kbps, tương đương với 10 cuộc gọi trong

mạng. Điều này có nghĩa là để cung cấp một dòng truyền tải video, mạng 3G bị tổn

thất 10 cuộc gọi. Do băng thông khả dụng bị hạn chế, các mạng 3G không tối ưu để

phát tín hiệu truyền hình di động tới số lượng lớn người sử dụng đồng thời. Dự án

3GPP đang phát triển các công nghệ mới để tăng tốc độ, mở rộng vùng phủ và các

loại hình dịch vụ có thể cung cấp trên các mạng 3G. Ví dụ như công nghệ truy nhập

gói đường xuống tốc độ cao (HSDPA) và công nghệ broadcast và multicast đa

phương tiện (MBMS) đã được phát triển để hỗ trợ các dịch vụ âm thanh và video.

Trong điều kiện bình thường, mạng HSDPA có thể phát ở tốc độ 384 kbps

tới 50 người sử dụng trong một tế bào, HSDPA có thể tăng tốc độ bit lên tới 10

Mbps hoặc thậm chí cao hơn (đường xuống) trên các mạng 5 MHz 3G nhờ sử dụng

mã hoá và điều chế thích nghi, định trình gói nhanh và kỹ thuật chọn tế bào nhanh

[1]. Ưu điểm chính của HSDPA là được xây dựng trên cơ sở hạ tầng mạng 3G hiện

tại, do đó các nhà khai thác có thể sử dụng giấy phép mạng 3G mà không cần đầu tư

xin thêm các tần số mới.

- Với mạng 3G, công nghệ broadcast và multicast đa phương tiện (MBMS)

được tiêu chuẩn hoá để phát tín hiệu ở chế độ quảng bá, sự triển khai M BM S bắt

đầu vào năm 2008, bổ sung khả năng phát quảng bá cho các mạng 3G [9]. Tốc độ

phát dữ liệu của các mạng này có thể đạt được từ 64 đến 256 kbps sử dụng giao

thức MBMS/UMTS, và từ 32 đến 128 kbps sử dụng giao thức M BM S/GSM. Tuy

nhiên công nghệ này có thể sử dụng tới 30% dung lượng của mạng tế bào, điều này

có thể làm giảm chất lượng dịch vụ thoại truyền thống và yêu cầu đầu tư đáng kể

vào cơ sở hạ tầng mạng [5]. Công nghệ MBMS có hai chế độ cung cấp dịch vụ tới

số lượng lớn người sử dụng. Phiên bản thứ sáu 3GPP định nghĩa MBMS có các chế

độ cung cấp dịch vụ sau [1]:

+ Chế độ multicast truyền tín hiệu từ nguồn phát tới tất cả các thiết bị trong

một nhóm multicast. Các thiết bị này có thể nằm ở các tế bào khác nhau hoặc đang

di chuyển. Do đó, truyền dẫn multicast không phát dữ liệu tới tất cả người sử dụng

trong một vùng nhất định, mà sự phân phát dữ liệu này có tính chọn lọc.

+ Chế độ broadcast truyền tín hiệu tới tất cả người sử dụng trong một vùng

nhất định.

1.6 Mobile TV sử dụng truyền dẫn số mặt đất và vệ tinh

Các công nghệ Mobile TV sử dụng truyền dẫn số mặt đất và vệ tinh bao

gồm: DVB-H, DMB-T, ISDB-T, DA B-IP, MediaFLO, DVB-SH, DMB-S, ISDB-S,

ATSC-M/H. Các công nghệ này được tổng kết ngắn gọn như dưới đây.

- Công nghệ quảng bá đa phương tiện số cho các máy cầm tay (D VB-H)

[1,2,4,5,8]: Công nghệ này dựa trên tiêu chuẩn quảng bá đa phương tiện số mặt đất

(DVB-T) được tối ưu cho các máy đầu cuối cầm tay, sử dụng chung phổ tần của

DVB-T. DVB-H sử dụng các khuôn dạng mã hoá nguồn MPEG-4 hoặc Windows

Media 9 đối với video và mã hoá nguồn AA C . DVB-H sử dụng dòng truyền tải IP

qua M PEG-2 TS; và sử dụng kỹ thuật cắt lát thời gian (time-slicing) để giảm công

suất tiêu thụ và hỗ trợ chuyển giao giữa các tế bào. DVB-H sử dụng điều chế

COFDM với các sơ đồ điều chế khác nhau như QPSK, 16 QA M hoặc 64 QAM để

khắc phục các ảnh hưởng của nhiễu đa đường đối với máy thu di động. Hệ thống

DVB-H cũng hỗ trợ chế độ điều chế OFDM 4K phù hợp với môi trường di động

bên cạnh các chế độ 2K và 8K. DVB-H được thiết kế hoạt động ở các băng thông 5

MHz, 6 MHz, 7 MHz và 8 MHz, đây là các băng thông được sử dụng cho các dịch

vụ quảng bá trên thế giới. Kỹ thuật mã hoá kênh được sử dụng ở DVB-H là mã

xoắn kết hợp với mã Reed Solomon. DVB-H hoạt động ở băng tần UH F hoặc băng

tần L (ở Mỹ). DVB-H được sử dụng ở Châu Âu, M ỹ, và một số nước Châu Á.

- Công nghệ quảng bá đa phương tiện số phát qua mặt đất (DMB-T)

[1,2,14,15]: Công nghệ này phát triển từ hệ thống Eureka-147 cho quảng bá âm

thanh số (DAB) để cung cấp các dịch vụ đa phương tiện gồm video, âm thanh và

các dịch vụ tương tác cho các máy cầm tay di động. DMB là sự mở rộng của tiêu

chuẩn DA B nhờ thêm vào lớp sửa lỗi nhằm truyền các dịch vụ đa phương tiện.

DMB sử dụng dải phổ đã được phân bổ cho DA B, nên việc triển khai DMB trở nên

dễ dàng và đã thành công. Có hai phiên bản DMB là DMB-T (quảng bá đa phương

tiện số mặt đất) và DM B-S (quảng bá đa phương tiện số qua vệ tinh). Đối với

truyền dẫn số mặt đất DMB-T, băng tần VHF và U HF được sử dụng. DMB-T chia

khe VHF 6 MHz thành ba sóng mang, mỗi sóng mang có băng thông 1.54 MHz, có

thể truyền tải bốn kênh video và các kênh âm thanh phụ. DM B-T sử dụng kỹ thuật

mã hoá nguồn H.264 M PEG-4 đối với video và mã hoá nguồn BSAC, MP2 đối với

âm thanh; dòng truyền tải là M PEG-2 TS; ghép kênh theo tần số FDM, sử dụng

điều chế DQ PSK; mã hoá kênh được sử dụng là mã xoắn kết hợp với mã Reed

Solomon. DMB-T không hỗ trợ kỹ thuật tiết kiệm nguồn nên đây là vấn đề quan

trọng đối với các máy di động cầm tay có công suất pin thấp. DMB đã được triển

khai đầu tiên ở Hàn Quốc và các nước Châu Âu như Đ ức, Anh.

- Công nghệ quảng bá đa phương tiện số phát qua vệ tinh (DMB-S)

[1,2,14,15]: DM B-S là phiên bản ghép lai của công nghệ quảng bá đa phương tiện

số. DMB-S sử dụng băng tần L (1452-1492 MHz) và băng tần S (2170-2200 MHz)

của IMT và phân phát khoảng 18 kênh truyền hình ở tốc độ 128 Kbps ở băng thông

15 MHz. DMB-S tích hợp một vệ tinh địa tĩnh công suất cao (M BSat 1). Để đảm

bảo thu được tín hiệu trong nhà, các toà nhà được trang bị thêm các bộ lặp băng tần

S để phát lặp tín hiệu mặt đất. Hàn Quốc là nước đầu tiên khai trương dịch vụ

DMB-S vào ngày 1 tháng 5 năm 2005. Nhà cung cấp dịch vụ là TU Media, chi

nhánh của SK Telecom. Các kênh Video DMB-S có khoảng cỡ 20 kênh bao gồm

các kênh thể thao, phim ảnh, hoạt hình, kịch và các chương trình giáo dục (ví dụ

như CNN, National Geographic Channels, BBC...), các kênh âm thanh có khoảng

13 kênh bao gồm các kênh phát bằng tiếng anh. Chất lượng âm thanh đạt xấp xỉ

chất lượng CD với mã hoá AA C ở tốc độ 128 Kbps. Hai kênh trả cước phí khi xem

(PPV) là phim ảnh và kênh dành cho người lớn.

- Công nghệ quảng bá số các dịch vụ tích hợp-mặt đất (ISDB-T) [1,2] :

Khuyến nghị ITU-R BT.1833 mô tả hai hệ thống ISDB-T riêng biệt: Hệ thống thứ

nhất dựa trên công nghệ ISDB-T-một segment (sử dụng 1/13 băng thông của truyền

dẫn số mặt đất), hoạt động ở băng thông 429 kHz, 500 kHz, hoặc 571 kHz; hệ thống

thứ hai là hệ thống kết hợp mặt đất/vệ tinh, hoạt động ở băng thông 25 MHz. ISDB-

T sử dụng kỹ thuật mã hoá nguồn H.264 MPEG-4/AVC đối với video, mã hoá

nguồn MPEG-2 AAC đối với âm thanh; dòng truyền tải là MPEG-2 TS; sử dụng

điều chế COFDM với các sơ đồ điều chế như Q PSK, DQPSK, 16 QAM và 64

QAM . Hơn nữa, hệ thống ISDB-T hỗ trợ chế độ điều chế OFDM 4K phù hợp với

môi trường di động bên cạnh các chế độ 2K và 8K. ISDB-T được sử dụng ở Nhật

Bản, Brazil và Peru.

- Công nghệ chỉ liên kết hướng đi đa phương tiện (MediaFLO) [1,2,7,16]:

Đây là một hệ thống đầu cuối-tới-đầu cuối cho phép phát quảng bá các dòng truyền

tải video, âm thanh, các file đa phương tiện số… tới máy thu di động. Hệ thống này

được phát triển bởi hãng Qualcomm, được thiết kế để tối ưu vùng phủ, dung lượng

và công suất tiêu thụ của máy thu. Hệ thống hoạt động ở băng tần 700 MHz (ở Mỹ),

băng tần UH F hoặc băng tần L (MediaFLO có thể hoạt động ở tần số bất kì từ 300

MHz – 1.5 GHz, và được thiết kế tối ưu sử dụng trong băng UH F ; với các băng

thông 5 MHz, 6 MHz, 7 M Hz hoặc 8 MHz. Nhờ sử dụng máy phát có công suất cao

nên M ediaFLO có thể p hát tới khoảng cách xa tới 50 km. Chỉ cần ba hoặc bốn máy

phát FLO có thể phủ sóng toàn bộ một vùng thành phố. M ediaFLO được triển khai

ở Mỹ và được thử nghiệm ở Đức và Anh.

- Công nghệ các hệ thống truyền hình tiến tiến- tới-máy di động/cầm tay

(ATSC-M /H) [1,2]: ATSC-M/H (Uỷ ban các hệ thống truyền hình tiên tiến - tới –

máy di động/cầm tay) là một tiêu chuẩn được sử dụng ở Mỹ để phát quảng bá các

kênh truyền hình tới các thiết bị thu di động. ATSC-M /H là sự mở rộng của tiêu

chuẩn ATSC A/53. ATSC-M/H sử dụng các sơ đồ mã hoá kênh mới để chống lại

ảnh hưởng của dịch tần Doppler và hiệu ứng truyền dẫn đa đường. ATSC-M/H sử

dụng mã hoá bên ngoài là mã Reed Solomon và mã xoắn. Khả năng sửa lỗi được cải

thiện bằng cách sử dụng kỹ thuật kiểm tra tổng CRC và kỹ thuật giải mã tẩy. Một

bộ mã hoá lưới cũng được sử dụng nhằm tương thích với các máy thu A/53. ATSC-

M/H là một dịch vụ đối với các máy thu truyền hình di động và sử dụng một phần

tốc độ 19.39 Mbit/s của dòng truyền tải ATSC 8VSB. Tiêu chuẩn ATSC-M /H định

nghĩa một cấu trúc dòng truyền tải cố định, dựa trên các khung M/H, các khung này

thiết lập vị trí nội dung M/H trong các khung VSB và cho phép dễ dàng xử lý bởi

máy thu M/H. Dữ liệu được bảo vệ bởi mã sửa lỗi hướng đi FEC, chẳng hạn như

các mã xoắn và ghép xen. Để cải thiện chất lượng tín hiệu ở máy thu, ATSC-M /H

sử dụng các chuỗi san bằng kênh cho phép sự ước lượng kênh ở máy thu. ATSC-

M/H sử dụng kỹ thuật cắt lát theo thời gian để tiết kiệm pin cho máy thu, kỹ thuật

này dựa trên việc truyền dẫn ghép kênh phân chia theo thời gian các dịch vụ khác

nhau.

Các công nghệ Mobile TV khác đang trong giai đoạn tiêu chuẩn hoá hoặc

được triển khai gồm:

- Công nghệ Mobile TV quảng bá âm thanh số dựa trên nền IP (DAB-IP)

[1,12,13]: Công nghệ này là một phiên bản của tiêu chuẩn ETSI DA B và đã được

tiêu chuẩn hoá bởi ETSI vào giữa năm 2006. DAB-IP có thể cung cấp các dịch vụ

Mobile TV với các khe phổ tần 1.5 M Hz khả dụng cho công nghệ DAB [1]. Tiêu

chuẩn DA B-IP sử dụng lớp IP để truyền tải các dòng dữ liệu âm thanh, video và IP.

Nội dung được phân phát bởi chế độ IP multicast. DA B-IP sử dụng nhiều kỹ thuật

mã hoá nguồn đối với video và âm thanh (ví dụ mã hoá nguồn H.264 hoặc

Windows Media 9 đối với video và AAC+ hoặc BSAC đối với âm thanh). Lớp IP

có thể được truyền tải qua nhiều loại mạng quảng bá và unicast như DA B, DVB-H

hoặc mạng 3G (UM TS). Công nghệ này có số lượng kênh hạn chế so với công nghệ

DVB-H hoặc MediaFLO và đã được triển khai thương mại ở Anh vào năm 2006.

- Công nghệ quảng bá đa phương tiện di động ở Trung Quốc (CMMB) [1]:

Đây là một hệ thống quảng bá vô tuyến mặt đất/vệ tinh. Hệ thống này hoạt động ở

băng thông 2 MHz hoặc 8 MHz, sử dụng điều chế OFDM , và hỗ trợ các dịch vụ

tương tác.

1.7 Mobile TV sử dụng công nghệ vô tuyến băng rộng

Các mạng vô tuyến đã và đang được sử dụng rộng rãi trên toàn cầu. Các

mạng này được xem là có tiềm năng lớn để truyền tải các dịch vụ đa phương tiện và

các dịch vụ truyền hình di động.

1.7.1 Mobile TV sử dụng công nghệ WiFi

Các mạng WiFi (802.11x) đã trở nên phổ biến trong việc cung cấp dịch vụ

truy nhập Internet. Các mạng WiFi ngày nay đang được sử dụng nhiều trong các

khu vực công cộng như các toà nhà, quán càfê, bệnh viện, khách sạn, sân

bay…WiFi cho phép truyền dẫn ở tốc độ cao hơn so với các mạng di động. Tiêu

chuẩn WiFi 802.11b có thể cung cấp tốc độ lên tới 11 Mbps, trong khi đó tiêu chuẩn

WiFi 802.11g tương thích với 802.11b có thể cung cấp tốc độ lên tới 54 Mbps. Do

truyền dẫn dữ liệu ở tốc độ cao, WiFi được xem là một phương thức để truyền dẫn

tín hiệu truyền hình di động. Với WiFi người sử dụng di động có thể tải các nội

dung truyền hình qua Internet sử dụng máy di động cầm tay. Nội dung có thể được

xem không trực tuyến sau đó. WiFi có chi phí hiệu quả vì không yêu cầu giấy phép

mạng, và tương đối rẻ để triển khai. Tuy nhiên vẫn còn tồn tại các vấn đề cần giải

quyết như chuyển vùng giữa mạng WiFi và các mạng tế bào, vấn đề tính cước…

1.7.2 Mobile TV sử dụng công nghệ WiMAX

Công nghệ WiM AX là công nghệ cho phép truyền dẫn các dịch vụ dữ liệu

trong một vùng phủ rộng hơn so với WiFi. WiMAX có thể cung cấp dung lượng

cao hơn và do đó đắt hơn so với WiFi. WiM AX rất phù hợp để truyền dẫn video và

nội dung đa phương tiện. WiM AX có thể cung cấp dịch vụ truy nhập Internet vô

tuyến tốc độ cao khi máy thu đang chuyển động thậm chí lên tới tốc độ 60 km/h [1].

Các ứng dụng điển hình của WiM AX là âm thanh và video theo yêu cầu. Với

WiMAX , người sử dụng di động có thể tải về hoặc xem dòng video trực tiếp khi

đang di chuyển trên tàu, ôtô…WiMAX hỗ trợ sự chuyển vùng giữa mạng WiM AX

và các mạng di động, các máy cầm tay di động có thể chuyển từ mạng di động tới

các kết nối vô tuyến. Tuy nhiên, nhược điểm của WiM AX là việc sử dụng dải phổ

tần số cần được cấp phép, không giống như WiFi. WiMAX có thể cung cấp tốc độ

cao hơn 20 Mbps và vùng phủ rộng toàn thành phố với một số ít máy phát. WiMAX

được đặc tả bởi hai tiêu chuẩn: WiMAX truy nhập vô tuyến cố định (IEEE 802.16d)

có thể cung cấp tốc độ dữ liệu trong khoảng 70-100 M bps. IEEE 802.16d sử dụng

công nghệ điều chế OFDM đa sóng mang (256 sóng mang) và kỹ thuật truy nhập

OFDM A với 2048 sóng mang để khắc phục các ảnh hưởng của fading đa đường và

fading chọn lọc theo tần số. WiMAX truy nhập vô tuyến cố định đã được triển khai

ở Châu Âu, Mỹ, Singapore, Hồng Kông và nhiều nước khác. Trong khi đó WiMAX

di động (IEEE 802.16e) sử dụng điều chế OFDMA có thể cung cấp tốc độ dữ liệu

lên tới 15 Mbps trong phạm vi 10 km, cho phép máy cầm tay di chuyển ở tốc độ lên

tới 150 km/h [1]. WiMAX di động là công nghệ tiềm năng cung cấp các dịch vụ đa

phương tiện với các lý do sau [1]:

- Đa số các công nghệ phân phát đa p hương tiện di động dựa trên chế độ IP

unicast hoặc multicast, ví dụ như các dịch vụ M BM S multicast; DVB-H với IP data

casting; DAB-IP…

- Các công nghệ WiMAX cung cấp môi trường để phân phát dịch vụ đa

phương tiện trên nền IP, và được xem là công nghệ tiềm năng khi phổ tần của các

mạng 3G và DVB-H hạn hẹp.

- Các máy điện thoại di động đã bắt đầu cung cấp các giao diện WiFi

(802.16b), WiMAX hoặc WiBro (tiêu chuẩn vô tuyến băng rộng được phát triển bởi

Viện nghiên cứu điện tử và viễn thông Hàn Quốc ETRI).

- Các ứng dụng khả dụng có thể cung cấp dịch vụ Mobile TV trên nền

WiMAX hoặc vô tuyến băng rộng với sự tương thích toàn cầu.

Ưu điểm của WiMAX và WiFi là chúng đều cung cấp chế độ unicast điểm-

tới-điểm cũng như phát nội dung quảng bá trong một mạng. Điều này làm cho

WiMAX và WiFi phù hợp để cung cấp các dịch vụ quảng bá truyền hình di động,

truyền tải dòng video và video theo yêu cầu với sự tương tác đối với người sử dụng

di động.

1.8 Kết luận chương

Trong chương này, tác giả muốn giới thiệu tổng quan về truyền hình di động

và mô tả sơ lược mô hình thu phát truyền hình di động, cũng như phương pháp

chính phát tín hiệu truyền hình di động bên cạnh đó nêu những ưu, nhược điểm từng

phương pháp và phân loại các công nghệ truyền hình di động. Thế nào là chế độ

broadcast, multicast và unicast, thế nào là công nghệ truyền hình di động sử dụng

mạng tế bào và truyền hình di động sử dụng truyền dẫn số mặt đất, vệ tinh, mobile

tv sử dụng công nghệ vô tuyến băng rộng như: công nghệ wifi và wimax nhằm giúp

cho đọc giả khái quát quá trình phát triển, thấy sự đa dạng của các công nghệ truyền

hình di động trên thế giới.

Chương 2: NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT

STREAMING VÀ MOB ILE MULTIMEDIA

2.1 Định nghĩa về Mobile Multimedia

Mobile M ultimedia (đa phương tiện di động) bao gồm việc tạo ra nội dung

được thiết kế cho các mạng di động, truyền dẫn và phân phát nội dung này sử dụng

các giao thức tiêu chuẩn [1]. Nội dung có thể có nhiều dạng như: đồ hoạ, hình ảnh,

âm thanh và video trực tiếp, các bản tin đa phương tiện, các trò chơi, VoIP, truyền

tải dòng âm thanh và video… Nội dung đa phương tiện trong môi trường di động

cần được thiết kế phù hợp với việc sử dụng được ở máy thu đầu cuối di động (phù

hợp với băng thông truyền dẫn; môi trường truyền dẫn di động; công suất pin tiêu

thụ và khả năng xử lý, kích thước màn hình, bộ nhớ của máy thu di động; các công

nghệ truyền dẫn như G SM, GPRS, 3G-GSM , CDM A, 1xEV-DO ). Điều này được

thực hiện bằng cách định nghĩa các profile của các file đa phương tiện, các giao

thức, hoặc các ứng dụng trở thành các tiêu chuẩn cho Mobile Multimedia. Hình 2.1

mô tả các phần tử của Mobile Multimedia.

Hình 2.1: Các phần tử của Mobile Multimedia.

2.2 Streaming

Streaming (truyền tải dòng) nội dung như âm thanh, video đã trở thành công

nghệ phổ biến cùng với sự phát triển của Internet vào những năm 1990. Một

phương pháp truyền tải dữ liệu video đó là người sử dụng sẽ tải về các file âm thanh

và video và bắt đầu xem chương trình khi đã tải xong, phương pháp này có nhược

điểm là do kích thước của các file có thể lớn (ví dụ 20 Mbytes) nên thời gian chờ để

tải về là rất dài. Ở chế độ streaming dữ liệu âm thanh và video được phân phát tới

người sử dụng di động hoặc các thiết bị khác ở cùng tốc độ trung bình giống như

khi dữ liệu này được xem. Ví dụ, với kết nối 128 kbps, dữ liệu video ở tốc độ 64-

100 kbps có thể được truyền tải dòng liên tục, cho phép người sử dụng truy nhập

trực tiếp tới nội dung đa phương tiện. Streaming thực hiện được nhờ sử dụng các bộ

mã hoá có tốc độ nén cao cùng với công nghệ truyền tải dòng nội dung bằng cách

biến đổi khuôn dạng file dữ liệu lưu giữ thành khuôn dạng gói phù hợp với với

truyền tải qua mạng Internet.

Có hai phương pháp để truyền tải dòng. Dữ liệu âm thanh, video, các trang

Web có thể được cung cấp bằng cách sử dụng giao thức HTTP. Phương pháp này

được gọi là truyền tải dòng tiên tiến (progressive streaming), và thực hiện được khi

kênh phân phát có khả năng phân phát dữ liệu HTTP ở các tốc độ bit yêu cầu.

Phương pháp thực tế hơn đó là phương pháp truyền tải dòng thời gian thực (real-

time streaming), phương pháp này yêu cầu sử dụng các giao thức đặc biệt (giao thức

thời gian thực RTP, các giao thức multicasting…) và các server đặc biệt (Apple

QuickTime server, RealTime server, Windows Media server).

Streaming bao gồm các bước sau:

 Bắt giữ và mã hoá nội dung

 Biến đổi file thành khuôn dạng streaming

 Stream serving

 Truyền tải dòng qua các mạng IP

 Chạy chương trình trên media player

2.2.1 Quá trình bắt giữ và mã hoá nội dung

Quá trình bắt giữ nội dung bao gồm việc tiếp nhận dòng âm thanh và video ở

khuôn dạng tương thích với card bắt giữ video của máy tính PC hoặc server. Khuôn

dạng có thể là A VI hoặc các ứng dụng chuyên nghiệp, dạng SDI. Card bắt giữ gồm

các bộ mã hoá phần cứng có thể tiếp nhận nội dung ở khuôn dạng YC, RGB… Sau

khi bắt giữ, các file được lưu giữ trên đĩa ví dụ ở khuôn dạng .avi trước khi nén. Sau

khi nén các file được lưu giữ ở khuôn dạng nén phù hợp như .mpg, .mp4… phụ

thuộc vào bộ mã hoá được sử dụng.

2.2.2 Biến đổi file thành khuôn dạng streaming

Để các file được truyền tải dòng streaming theo thời gian thực, các file này

cần có thông tin điều khiển thời gian, thông tin này được sử dụng bởi server để quản

lý tốc độ phát. Do đó các file được biến đổi thành khuôn dạng streaming bằng cách

thêm vào thông tin điều khiển thời gian và metadata giúp cho việc phân phát có thứ

tự dữ liệu streaming đối với các ứng dụng. Ví dụ QuickTime sử dụng một tính năng

gọi là Hint Tracks để cung cấp thông tin điều khiển nhằm xác định thông tin âm

thanh và video đã được streaming.

2.2.3 Stream serving

Stream serving là một ứng dụng đặc biệt được sử dụng ở chế độ client server

để phát chuỗi liên tục các gói qua mạng IP đến máy client. Ứng dụng streaming sử

dụng các giao thức trao đổi file thời gian thực đa phương tiện được phát triển bởi

IETF. Các giao thức này bao gồm: giao thức thời gian thực RTP, giao thức điều

khiển thời gian thực RTCP và giao thức truyền tải dòng thời gian thực (RTSP).

Quá trình streaming bao gồm hai kênh riêng rẽ được thiết lập cho phiên

streaming. Kênh dữ liệu cung cấp việc truyền tải dữ liệu âm thanh và video, trong

khi đó kênh điều khiển cung cấp phản hồi từ streaming client (ví dụ như media

player) tới server. Dữ liệu âm thanh và video trong quá trình streaming được điều

khiển bởi giao thức RTP, giao thức này sử dụng giao thức UDP và IP làm các lớp

bên dưới. Do đó dữ liệu được phân phát theo chuỗi datagram mà không cần xác

nhận. Điều này tạo thành kênh dữ liệu trong quá trình streaming.

Hình 2.2: Giá giao thức streaming.

Client cung cấp thông tin như số lượng gói thu được và chất lượng kênh qua

kênh RTCP. Server dựa trên thông tin thu được sẽ biết tình trạng lỗi và tắc nghẽn

của mạng và tốc độ mà client thực sự thu được các gói. Nhờ đó server có thể thực

hiện phân phát gói ở tốc độ chính xác. Ví dụ, dựa trên thông tin phản hồi từ client,

server có thể chọn một trong các tốc độ bit truyền tải dòng khả dụng (chẳng hạn 64,

128, 256 kbps) hoặc chọn tốc độ khung thấp hơn để đảm bảo tốc độ dữ liệu truyền

tải không vượt quá khả năng của kênh IP. Kênh điều khiển sử dụng giao thức

RTSP, giao thức này hoạt động trên nền giao thức TCP và IP. RTSP do đó điều

khiển việc phân phát nội dung streaming tới client qua mạng IP. RTSP hỗ trợ các

chức năng điều khiển như xem lại (playback), xem (play), tua đi (forward), tua lại

(reverse) và dừng tạm thời (pause), kết hợp với media player của client sẽ cung cấp

cho người sử dụng đầy đủ chức năng điều khiển trong quá trình xem lại qua truyền

tải dòng streaming.

2.2.4 Streaming serving và quản lý băng thông

Streaming server và media client (thực hiện thiết lập kết nối đến server để

truyền tải dòng) hoạt động ở chế độ bắt tay như mô tả trên Hình 2.3.

`

Hình 2.3: Stream serving.

Dòng media được gửi theo các khối dữ liệu, các khối này được biến đổi

thành các gói RTP. Mỗi gói RTP bao gồm phần tiêu đề và dữ liệu. Tiêu đề có phần

mô tả dòng truyền tải, dấu thời gian, và số thứ tự của gói dữ liệu. Thông tin này rất

cần thiết trong việc ghép lại các gói theo thứ tự chính xác ở máy thu đầu cuối. Giao

thức RTP duy trì tốc độ phân phát dữ liệu đã được cố định và được thoả thuận qua

kết nối UDP/IP, trong khi đó giao thức RTSP hỗ trợ sự tương tác client với các

chức năng như xem và dừng tạm thời. Khi một kết nối được thiết lập, RTSP được

sử dụng để tạo kết nối ở tốc độ bit cao nhất mà mạng IP hỗ trợ (có thể gồm các

đường liên kết vô tuyến hoặc các mạng GSM/GPRS hoặc 3G, CDM A). Các gói

truyền tải (âm thanh và video) được xử lý liên tục khi chúng tới media player.

Client cần thực hiện lưu đệm dữ liệu vì tốc độ bit truyền dẫn thay đổi. Nếu tốc độ

dữ liệu thấp hoặc tỷ lệ lỗi cao do điều kiện đường liên kết thì client sẽ gửi tín hiệu

tới server yêu cầu thực hiện chuyển mạch sang truyền tải dòng thông minh hoặc đo

tốc độ khung bị rớt. Quá trình này tạo thành kết nối unicast. Đối với mỗi client (ví

dụ như máy di động hoặc media player), có một số dòng truyền tải (kênh dữ liệu

riêng rẽ và kênh điều khiển riêng rẽ) được thiết lập để thực hiện quá trình streaming

thành công. Tuy nhiên dạng kết nối này không lý tưởng khi có một số lượng lớn

người sử dụng muốn truy nhập cùng một nội dung, vì khi đó số dòng truyền tải và

dữ liệu được cung cấp tăng lên nhanh chóng.

Chế độ truyền dẫn khác là chế độ multicast, trong đó nhiều người sử dụng

cùng thu được nội dung, khi đó dữ liệu được phát multicast. Các bộ định tuyến

trong mạng thu được dòng multicast thực hiện phát lặp dữ liệu tới các đường liên

kết khác trong mạng. Thay vì hàng trăm nghìn phiên unicast, mỗi đường liên kết

truyền tải chỉ một dòng nội dung multicast. Phương pháp này có nhiều ưu điểm, tuy

nhiên các client không có cơ chế điều khiển để yêu cầu server thay đổi tốc độ bit

truyền dẫn khi xảy ra lỗi hoặc tắc nghẽn mạng…

Với M PEG-4 có cơ chế khác để cung cấp tốc độ bit cao hơn tới các client khi

mạng có băng thông cao hơn. Server truyền tải dòng MPEG-4 sẽ phát dòng cơ sở có

độ phân dải thấp và một số dòng phụ. Client thu dòng cơ sở và các dòng phụ này

khi băng thông khả dụng làm cho chất lượng hình ảnh tốt hơn.

2.3 Chương trình xem và server streaming

2.3.1 Khuôn dạng Media của Microsoft Windows

Windows Media là họ các bộ mã hoá và bộ giải mã cũng như server và

player truyền tải dòng, gồm các thành phần sau:

 Họ các bộ mã hoá Windows Media

 Windows Media Service (server)

 Các bộ mã hoá/giải mã âm thanh và Video Windows Media

Các bộ mã hoá có thể lưu giữ các file video ở các khuôn dạng như .avi và tạo

ra các file ở khuôn dạng . wmv hoặc . asf. Các bộ mã hoá/giải mã gồm hai loại: dựa

trên dạng Windows Media và M PEG-4. Chương trình Windows Media là một phần

của hệ điều hành Windows. Server của Windows Media truyền tải dòng các file ở

khuôn dạng . wmv (khuôn dạng Windows Media video) hoặc . asf (khuôn dạng

streaming tiên tiến).

Hình 2.4: Xử lý dữ liệu đã được lưu giữ ở bộ đệm trong chế độ streaming.

Phiên bản 9 của Windows Media cung cấp các tính năng tiên tiến như truyền

tải dòng nhanh và lập trình nội dung động. Truyền tải dòng nhanh cung cấp truyền

tải dòng ngay tức khắc, tức là không cần lưu giữ đệm trước khi bật chương trình và

các tính năng “luôn sẵn sàng” phù hợp với kết nối băng rộng. Điều này đảm bảo

không có sự ngắt quãng trong quá trình xem chương trình. Truyền tải dòng

Windows Media là công nghệ bản quyền và không dựa trên giao thức thời gian thực

RTP, giao thức truyền tải dòng thời gian thực RTSP và giao thức mô tả phiên SDP.

Multicasting được hỗ trợ bởi IGM Pv3, Windows Media hỗ trợ Ipv6.

Hình 2.5: Media Player.

2.3.2 Apple QuickTime

QuickTime của Apple là tập các các công cụ và player để điều khiển dữ liệu

đa phương tiện và truyền tải dòng streaming. Các thành phần của QuickTime gồm:

Một trình duyệt, hoặc player đa phương tiện QuickTime và QuickTime streaming

server. QuickTime sử dụng giao thức RTP và RTSP và tiêu chuẩn nén là M PEG-4.

2.4 Rich Media-Ngôn ngữ đa phương tiện đồng bộ

Rất nhiều ứng dụng yêu cầu hiển thị nhiều hình ảnh, đồ hoạ hoặc file âm

thanh; các file này cần được đồng bộ và biểu diễn ở dạng media tích hợp. Ví dụ như

âm thanh được kết hợp với hình ảnh, thoại được kết hợp với phần trình bày. Ngôn

ngữ tích hợp đa phương tiện đồng bộ (SMIL) là một kỹ thuật thực hiện việc đồng

bộ trên. SMIL được hỗ trợ bởi RealM edia và Apple Quick Time. Cũng có thể bổ

sung chức năng đồng bộ media vào ngôn ngữ HTML bằng cách sử dụng ngôn ngữ

XML cho phép mô tả các tham số đồng bộ truyền tải dòng video, hình ảnh và văn

bản. SMIL là một tiêu chuẩn cho phép viết các ứng dụng đa phương tiện tương tác

bao gồm các đối tượng đa phương tiện và siêu liên kết hyperlink, cho phép điều

khiển đầy đủ việc hiển thị trên màn hình. SMIL có các tham số xác định vị trí và

thứ tự hiển thị theo dạng tuần tự và quy định dạng trình bày nội dung, như văn bản,

video và đồ hoạ. Ví dụ Hình 2.6 là một mô tả SMIL, truyền tải dòng hai video clip,

theo sau bởi một bản tin thời tiết bao gồm video, một cửa sổ dạng văn bản và một

đồng hồ dạng văn bản.

Hình 2.6: Truyền tải dòng nội dung dựa trên SMIL.

2.5 Mobile Multimedia

2.5.1 Các phần tử của Mobile Multimedia

 Các phần tử của Mobile M ultimedia gồm:

 Các file đa phương tiện;

 Các thủ tục thiết lập và giải phóng cuộc gọi để phân phát dữ liệu đa

phương tiện;

 Các giao thức truyền tải dữ liệu đa phương tiện;

 Các player đa phương tiện và các client đầu cuối.

Ví dụ một ứng dụng có thể là một file Windows M edia được truyền tải dòng

tới máy điện thoại di động bằng cách sử dụng giao thức 3G-PSS qua mạng 3G. File

này yêu cầu chương trình Windows Media player để chạy. M obile TV là một ứng

dụng khác, sử dụng giao thức truyền tải dòng chuyển mạch gói 3GPP và các khuôn

dạng file được nén tốc độ cao được định nghĩa bởi 3GPP, cho phép dòng truyền tải

liên tục được phân phát, giải mã và hiển thị trên máy thu di động. M ột số ứng dụng

cho M obile Multimedia được mô tả ở Hình 2.7.

Hình 2.7: Các ứng dụng của Mobile Multimedia.

MMS là giao thức mở rộng của SMS và được định nghĩa là một tiêu chuẩn

mới. Các bản tin MMS có nhiều kiểu nội dung như văn bản, hình ảnh (.jpg hoặc

.gif), âm thanh, video. Thông tin có thể được biểu diễn đồng bộ bởi ngôn ngữ

SMIL.

Dịch vụ tải về Video clip là dịch vụ thường được sử dụng trong các mạng di

động. Người sử dụng gửi yêu cầu về clip qua tin nhắn SMS hoặc sử dụng kết nối

WAP. Nội dung được thu bởi giao thức M MS hoặc tải về sử dụng giao thức WAP.

Máy thu di động khi đó cần có chương trình player phù hợp như Real hoặc

Windows Media để chạy nội dung đã tải về.

Video streaming có thể được sử dụng để thu nội dung trực tiếp (như các trận

bóng đá, lưu lượng giao thông…). Đây là một dịch vụ theo yêu cầu, đã được tiêu

chuẩn hoá sử dụng các giao thức PSS và phát ở chế độ unicast từ server tới người sử

dụng.

Video calling được thực hiện nếu cả chủ gọi và bị gọi đều sử dụng điện thoại

có camera. Các tiêu chuẩn gọi video đã được hình thành bởi các tiêu chuẩn 3G-

324M, sử dụng kết nối chuyển mạch kênh đảm bảo một tốc độ bit không đổi. Dịch

vụ gọi video có thể mở rộng thành dịch vụ hội nghị truyền hình.

Hình 2.8: Các dịch vụ Mobile Multimedia phổ biến.

2.5.2 Sự tiêu chuẩn hoá Multimedia đối với các mạng di động

Các nhà khai thác dịch vụ di động, các nhà chế tạo thiết bị và các nhà bán

hàng thiết bị di động cũng như các tổ chức tiêu chuẩn đã nỗ lực thực hiện tiêu chuẩn

hoá các khuôn dạng file, các giao thức, các thủ tục thiết lập cuộc gọi và các ứng

dụng đối với các mạng di động. Tiêu chuẩn đã được thực hiện bởi các dự án hiệp

hội 3G (3GPP). 3GPP là một dự án gồm một số tổ chức tiêu chuẩn nhằm thiết lập

các tiêu chuẩn cho các dịch vụ di động tế bào thế hệ ba. Trên thực tế có hai diễn đàn

thực hiện các nỗ lực tiêu chuẩn hoá này là 3GPP (khởi đầu từ các nhà khai thác

mạng GSM, GPRS, EDGE, và 3G -WCDMA) và 3GPP2 (các nhà khai thác mạng

CDMA2000, CDMA1X, CDMA3X…). 3GPP hình thành năm 1998 và có mục tiêu

là cung cấp các đặc tả kỹ thuật ứng dụng toàn cầu cho hệ thống di động thế hệ ba

khi phát triển từ các công nghệ 2G và 2.5G. Các phiên bản mới nhất của 3GPP và

3GPP2 trình bày bức tranh hài hoà về các khuôn dạng file, các giao thức, các thủ

tục thiết lập cuộc gọi và các khả năng thiết bị người sử dụng. Các phiên bản 3GPP

bao gồm các tiêu chuẩn mã hoá và giải mã âm thanh, đồ hoạ, video, dữ liệu, các thủ

tục điều khiển cuộc gọi, máy di động, và các thiết bị người sử dụng.

2.6 Kết luận chương

Nội dung trong chương này tác giả chủ yếu nghiên cứu kỹ thuật streaming và

phương pháp truyền tải dòng, quá trình streaming như: bắt giữ và mã hóa nội dung,

biến đổi file thành khuôn dạng streaming, phân tích quá trình streaming. Ứng dụng

streaming sử dụng các giao thức trao đổi file thời gian thực đa phương tiện. Phân

tích các giao thức thời gian thực, giao thức điều khiển thời gian thực và giao thức

truyền tải dòng thời gian thực. Giới thiệu chương trình xem và server streaming, tìm

hiểu sơ lược về mobile multimedia như các phần tử của mobile multimedia, sự tiêu

chuẩn hóa multimedia và các ứng dụng của Mobile Multimedia.

Chương 3: CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG

CƠ BẢN

3.1 Mobile TV sử dụng mạng 3G

3.1.1 Giới thiệu chung

Các mạng 2.5G và 2.75G như GPRS, CDMA 1xRTT và EDG E được phát

triển bởi các nhà khai thác mạng 2G để có thể cung cấp các ứng dụng dữ liệu và

truyền tải dòng âm thanh, video.... Công nghệ 3G-UM TS có thể cung cấp các kết

nối chuyển mạch kênh lên tới tốc độ hơn 384 kbps và cung cấp các kết nối chuyển

mạch gói lên tới tốc độ 2 Mbps bằng cách sử dụng các sóng mang 5 MHz, cải tiến

các giao diện vô tuyến và các cấu trúc mạng lõi. Công nghệ CDMA2000 EV-DO có

thể cung cấp các dịch vụ với tốc độ từ 400-700 kbps, và có thể lên tới 2 Mbps [1].

Do khả năng cung cấp tốc độ truyền dẫn cao của các mạng di động 3G, nên

việc triển khai cung cấp tín hiệu truyền hình di động M obile TV qua các mạng 3G

là hoàn toàn khả thi. Những năm trước đây, nhiều nhà khai thác mạng tế bào đã bắt

đầu cung cấp các dịch vụ Mobile TV trên các mạng 2.5G và 3G. Các nhà khai thác

đã cung cấp các dịch vụ M obile TV trên mạng unicast 3G sử dụng công nghệ truyền

tải dòng chuyển mạch gói (PSS). Ngày nay PSS được hỗ trợ bởi các nhà sản xuất

thiết bị đầu cuối và cung cấp các dịch vụ truyền tải dòng có chất lượng chấp nhận

được. Chất lượng được cải thiện hơn nhờ sử dụng bộ mã hoá/giải mã video H.264

và sử dụng các phần mang truyền tải dòng có hỗ trợ QoS [6]. Chất lượng và dung

lượng cũng được cải thiện nhờ sử dụng công nghệ truy nhập gói đường xuống tốc

độ cao HSDPA.

Nhược điểm chính của công nghệ unicast là dung lượng mạng giảm khi có

nhiều người xem cùng chương trình truyền hình đồng thời. Khi đó, công nghệ

broadcast là công nghệ truyền tải thích hợp hơn. Dự án hiệp hội thế hệ ba 3GPP đã

hoàn thành đặc tả công nghệ dịch vụ broadcast và multicast đa phương tiện

(M BMS) ở phiên bản UMTS 6. Dự án 3GPP2 đặc tả công nghệ dịch vụ broadcast

và multicast (BCMCS) đối với CDM A2000 [10]. 3GPP M BMS và 3GPP2 BCMCS

có nhiều điểm tương đồng. Cả MBM S và BCM CS đều yêu cầu sự thay đổi nhỏ đối

với các giao thức mạng lõi và vô tuyến hiện tại. Điều này làm giảm chi phí thực

hiện ở các thiết bị đầu cuối và mạng, làm cho công nghệ quảng bá tế bào có chi phí

tương đối rẻ so với các công nghệ quảng bá khác như DVB-H, DMB (các công

nghệ này yêu cầu phần cứng máy thu mới ở thiết bị đầu cuối và đầu tư đáng kể vào

cơ sở hạ tầng mạng).

3.1.2 Các yêu cầu đối với việc truyền tải tín hiệu Mobile TV qua các mạng di

động

Để có thể truyền tải các file đa phương tiện âm thanh và video hoặc tín hiệu

truyền hình trực tiếp truyền tải dòng, các mạng di động tế bào cần đáp ứng được các

yêu cầu sau đây [1]:

- Mạng cần có các giao thức đã được tiêu chuẩn hoá và thống nhất để thiết

lập cuộc gọi, trả lời, thiết lập cuộc gọi video hoặc truyền tải dòng video. Các giao

thức này cần được tuân theo đồng nhất qua các mạng để các cuộc gọi có thể được

thiết lập giữa những người sử dụng ở các mạng khác nhau. Các giao thức được tiêu

chuẩn hoá cũng giúp các nhà sản xuất thiết bị đầu cuối cung cấp các máy di động có

thể làm việc đồng nhất qua các mạng khác nhau. Các thủ tục để thiết lập các cuộc

gọi cũng như truyền tải dòng chuyển mạch gói đã được hình thành bởi khuyến nghị

3G-324M đối với các cuộc gọi video và 3GPP-PSS đối với truyền tải dòng tương

ứng.

- Mạng phải có các tiêu chuẩn để mã hoá âm thanh và video đối với các ứng

dụng khác nhau như truyền tải dòng video và cuộc gọi video. Các giao thức sử dụng

các thuật toán nén hiệu quả cao như MPEG-4 hoặc H.264 để giảm băng thông yêu

cầu đối với âm thanh và video đã được mã hoá. Với kích thước màn hình nhỏ của

máy di động, có thể sử dụng các profile đơn giản đối với video mà không cần mã

hoá số lượng lớn các đối tượng.

- Mạng phải đáp ứng được tốc độ dữ liệu phù hợp để có thể truyền tải các

khung video liên tục không bị ngắt quãng.

3.1.3 Truyền tải dòng Mobile TV sử dụng các tiêu chuẩn 3GPP-Dịch vụ truyền

tải dòng chuyển mạch gói 3GPP (PSS )

Việc cung cấp tín hiệu Mobile TV hoặc tín hiệu video qua truyền tải dòng

streaming là một trong những phương pháp phổ biến nhất để phân phát tín hiệu

video. Tiêu chuẩn truyền tải dòng chuyển mạch gói PSS được phát triển bởi 3GPP

là tiêu chuẩn chủ yếu được sử dụng để truyền tải dòng unicast trong các mạng tế

bào. Mục tiêu chính của PSS là định nghĩa một ứng dụng cung cấp truyền tải dòng

đồng bộ các tín hiệu media như âm thanh, video và văn bản. PSS cũng định nghĩa

ứng dụng dựa trên ngôn ngữ tích hợp đa phương tiện đồng bộ (SMIL) để biểu diễn

tín hiệu đa phương tiện, kết hợp các dòng âm thanh với các hình ảnh, đồ hoạ và văn

bản đã được tải về; PSS cũng định nghĩa ứng dụng để tải về các file 3GP. Mục đích

chính của các đặc tả đối với dịch vụ truyền tải dòng được đồng nhất ở các điểm sau

[1]:

- Định nghĩa các khuôn dạng file âm thanh, video tới máy di động;

- Định nghĩa các tiêu chuẩn mã hoá;

- Định nghĩa các thủ tục thiết lập cuộc gọi đối với dịch vụ truyền tải dòng;

- Định nghĩa các giao thức đối với dịch vụ truyền tải dòng;

- Các vấn đề QoS;

- Vấn đề quản lý bản quyền số đối với các dịch vụ truyền tải dòng.

3GPP-PSS chủ yếu dựa trên các giao thức được phát triển bởi IETF. 3GPP-

PSS định nghĩa giá giao thức cho việc thiết lập và truyền tải dữ liệu sử dụng lớp IP

(Hình 3.1). Các khuôn dạng file âm thanh, video, đồ hoạ, mô tả hình ảnh và biểu

diễn thông tin cũng được mô tả. Giá giao thức 3GPP-PSS thống nhất việc thiết lập

cuộc gọi và truyền tải dữ liệu đa phương tiện qua các mạng khác nhau thậm chí khi

các mạng này có các giao diện vô tuyến khác nhau.

Các giao thức chính gồm giao thức truyền tải dòng thời gian thực (RTSP) để

điều khiển phiên, giao thức mô tả phiên (SDP) để mô tả phần biểu diễn và giao thức

truyền tải thời gian thực để truyền tải tín hiệu media. Ngoài ra giao thức HTTP

được sử dụng để tải về các mô tả biểu diễn và hình ảnh.

Hình 3.1: Giá giao thức dịch vụ truyền tải dòng gói 3GPP.

Thủ tục để thiết lập các phiên giao thức truyền tải dòng thời gian thực

(RTSP) unicast giữa một máy di động và một Streaming server được mô tả như

dưới đây. Client trên máy di động (ví dụ như HTTP client) chọn vị trí của file media

với một RTSP URL. Chuỗi sự kiện diễn ra như sau:

- Media p layer kết nối tới Streaming server và đưa ra một lệnh mô tả RTSP;

- Server đáp ứng với một bản tin giao thức mô tả phiên (SDP) đưa ra mô tả

loại media, số dòng truyền tải và băng thông yêu cầu;

- Player hoặc client media sẽ phân tích phần mô tả và đưa ra một lệnh thiết

lập RTSP SETUP đối với mỗi dòng được truyền tải;

- Sau khi các dòng được thiết lập, client sẽ đưa ra dòng lện PLAY. Khi thu

được dòng lệnh PLAY, Streaming server bắt đầu gửi các gói RTP tới client sử dụng

giao thức UDP;

- Kết nối được huỷ bởi client bằng cách đưa ra lệnh TEARDOWN.

Hình 3.2: Thiết lập phiên truyền tải dòng trong 3GPP-PSS.

PSS bao gồm một số tính năng nhằm cải thiện chất lượng truyền tải dòng qua

mạng. Một trong những tính năng này là truyền tải dòng thích nghi. Truyền tải dòng

thích nghi cho phép dịch vụ truyền tải dòng thích nghi với các điều kiện của mạng.

Điều này là cần thiết vì để xem một dòng truyền tải đa phương tiện thì mạng truyền

tải phải cung cấp được thông lượng ít nhất cao hơn tốc độ của nội dung đã được mã

hoá. Mặc dù các mạng có nỗ lực cao nhất (best-effort) có thể cung cấp tốc độ bit

yêu cầu, các mạng này không thể đảm bảo tính khả dụng của tốc độ bit yêu cầu

trong suốt thời gian tồn tại của phiên, đặc biệt là trong các đường truyền vô tuyến di

động khi mà thông lượng thay đổi do tính chất của kênh vô tuyến. Hơn nữa, các

công nghệ truy nhập vô tuyến như G PRS, WCDMA, HSDPA có các giới hạn cực

đại khác nhau về tốc độ bit khả dụng trung bình, nên sự chuyển giao giữa các hệ

thống (ví dụ từ WCDM A sang GPRS và ngược lại) sẽ có các đặc tính đường liên

kết vô tuyến khác nhau đáng kể.

Một trong những vấn đề của tiêu chuẩn PSS hiện nay là PSS không hỗ trợ sự

chuyển kênh nhanh (zapping) như truyền hình thông thường, PSS thường mất 8 đến

10 s để chuyển từ kênh này sang kênh khác. Sự chuyển kênh trong PSS yêu cầu

ngắt phiên truyền tải dòng đang tiếp diễn, thiết lập một p hiên mới và điền đầy dữ

liệu vào bộ đệm client trước khi xem trở lại. Điều này được khắc phục bằng cách

chia sẻ một phiên truyền tải dòng đối với tất cả các kênh được sử dụng trong suốt

một phiên M obile TV. Nếu một người sử dụng chọn một kênh nào đó, số của kênh

đã được chọn sẽ được thông báo tới Streaming server, Streaming server lập tức

chuyển tiếp dữ liệu media của kênh mới tới client.

Một ví dụ điển hình về truyền tải tín hiệu 3GPP Mobile TV được mô tả ở

Hình 3.3, trong đó gồm hai server:

- Broadcast server thực hiện mã hoá nội dung âm thanh, video và đóng gói

IP thành các gói IP UD P/RTP;

- Streaming server để cung cấp nhiều dòng truyền tải RTP unicast tới nhiều

máy di động cầm tay.

Hình 3.3: Truyền tải tín hiệu Mobile TV theo chuẩn 3GPP.

Các nguồn âm thanh và video có thể là các máy quay phim video hoặc máy

thu/giải mã tín hiệu từ vệ tinh hoặc nội dung video, băng video đã được lưu giữ.

Broadcast server mã hoá video sử dụng chuẩn H.263 và mã hoá âm thanh theo

chuẩn AMR, và cung cấp các gói IP truyền qua RTP/UDP. Đ ộ phân giải video của

dòng đã được mã hoá được giới hạn bởi 3GPP, ví dụ kích thước QCIF có tốc độ

khung là 15-30 fps. Mã hoá âm thanh có thể là AM R có tốc độ từ 4.7 đến 12.3 kbps

[1].

Streaming server thiết lập các kết nối unicast một-tới-một tới các máy di

động muốn thu tín hiệu video theo chế độ streaming.

Dữ liệu âm thanh, video được giải mã ở máy thu di động sử dụng chương

trình 3GPP player được tích hợp trong máy di động.

3.1.4 Tiêu chuẩn 3G-324M

Trong khi mục tiêu của các dự án 3GPP và 3GPP2 là hướng tới hệ thống

IM S (3GPP) và hệ thống miền đa phương tiện (3GPP2), cả hai hệ thống đều dựa

trên nền mạng lõi IP. Để thực hiện việc truyền tải tín hiệu video qua các mạng 3G,

hai dự án đã thống nhất sử dụng tiêu chuẩn 3G-324M. Tiêu chuẩn này cung cấp các

dịch vụ di động sử dụng băng thông của mạng 3G chưa yêu cầu cơ sở hạ tầng mạng

IP. Dịch vụ sử dụng kênh dữ liệu tốc độ 64 kbps, cung cấp giao diện có khả năng

khắc phục lỗi và có tốc độ bit không đổi cho các ứng dụng (các tốc độ bit đạt được

không phụ thuộc vào số người sử dụng kích hoạt trong mạng đối với các dịch vụ dữ

liệu).

Hình 3.4: Mạng 3G-324M.

Trong mạng di động, nội dung video dựa trên tiêu chuẩn 3G-324M được

truyền tải bởi dòng H.223 64 kbps, H.223 thực hiện ghép kênh các tín hiệu âm

thanh, video, dữ liệu và thông tin điều khiển. Phần video của H.223 dựa trên chuẩn

nén M PEG-4, phần âm thanh dựa trên chuẩn nén NB-AM R, phần điều khiển dựa

trên giao thức H.245, giao thức này thực hiện trao đổi tham số kênh và điều khiển

phiên.

3.1.5 Công nghệ MBMS và BCMCS

Với công nghệ unicast, nội dung được phân phát qua các kết nối điểm-tới-

điểm, điều này yêu cầu mạng phải xử lý nhiều yêu cầu đối với cùng nội dung một

cách tuần tự, do đó sẽ lãng phí các nguồn tài nguyên trong các mạng lõi và các

mạng truy nhập vô tuyến. Với sự phát triển của các ứng dụng yêu cầu băng thông

cao, đặc biệt với số lượng lớn các thiết bị người sử dụng muốn thu cùng một nội

dung dịch vụ, broadcast và multicast là phương thức phân phát dữ liệu hiệu quả

hơn. Các phương pháp này làm giảm lượng dữ liệu được phát trong mạng, do đó

dẫn tới giảm chi phí đáng kể.

Ví dụ sau minh hoạ ưu điểm đạt được nhờ sử dụng công nghệ broadcast để

truyền tải các dòng dịch vụ. Hình 3.5 mô tả trường hợp trong đó một số người sử

dụng dịch vụ Mobile TV đang xem ba kênh khác nhau được truyền tải dòng theo

unicast. Trong trường hợp này, mỗi người sử dụng yêu cầu một kết nối streaming

riêng rẽ tới server. Server và tải lưu lượng mạng do đó liên kết trực tiếp với số

người sử dụng. Ở trường hợp này, server streaming phải có mười kết nối streaming,

bởi vì có mười người sử dụng Mobile TV. Rõ ràng là khi số người sử dụng tăng lên,

tải server sẽ tăng và lưu lượng được tạo ra trong các mạng truy nhập vô tuyến và

các mạng lõi sẽ lớn.

Hình 3.5: Quảng bá qua các kết nối Unicast.

Hình 3.6 mô tả trường hợp tương tự khi dịch vụ Mobile TV được cung cấp

bởi công nghệ M BMS. Server phân phát chỉ một dòng stream trên mỗi kênh tới

trung tâm dịch vụ broadcast/multicast (BM-SC). Dòng dữ liệu đối với mỗi kênh

trong mạng lõi và mạng vô tuyến được phát lặp khi cần thiết. Ở trường hợp này,

server streaming chỉ cần cung cấp ba kết nối streaming đồng thời. Hơn nữa, các

nguồn tài nguyên vô tuyến trong tế bào chỉ cần được phân bổ ba kênh truyền dẫn

quảng bá song song thay vì sáu kênh truyền dẫn unicast riêng rẽ. Tải server, mạng,

và tế bào độc lập với số lượng người sử dụng.

Hình 3.6: Quảng bá qua các kết nối Multicast.

Công nghệ dịch vụ broadcast và multicast đa phương tiện (M BM S) và công

nghệ dịch vụ broadcast và multicast (BCMCS) được đặc tả bởi 3GPP và 3GPP2

tương ứng. MBMS và BCMCS bổ sung các tính năng sau vào các mạng di động

[11]:

- Tập các chức năng điều khiển dịch vụ phân phát broadcast/multicast, ở

MBM S gọi là trung tâm dịch vụ broadcast/multicast (BM-SC), còn ở BCMCS gọi

là bộ điều khiển BCMCS;

- Định tuyến broadcast/multicast các luồng dữ liệu trong mạng lõi;

- Các phần mang vô tuyến (bear) hiệu quả đối với truyền dẫn vô tuyến từ

điểm-tới-đa điểm trong một tế bào.

Ngoài ra, MBM S và BCMCS cũng đặc tả các giao thức và các bộ mã

hoá/giải mã đối với việc phân phát dữ liệu đa phương tiện. M ột số ít các giao thức

và không có bộ mã hoá/giải mã nào cần bổ sung thêm các tính năng mới, chúng

được chia sẻ với các dịch vụ khác như truyền tải dòng unicast theo yêu cầu. MBM S

và BCMCS hỗ trợ hai kiểu kết nối từ điểm-tới-đa điểm sau:

- Chế độ broadcast: Mạng phát dữ liệu tới tất cả người sử dụng trong một

vùng quảng bá xác định;

- Chế độ multicast: Mạng phát dữ liệu chỉ tới những người sử dụng yêu cầu

dữ liệu này.

Ngoài việc cung cấp dịch vụ streaming media, các nhà cung cấp nội dung có

thể sử dụng MBMS, BCMCS để cung cấp dịch vụ download, phân phối các file tới

các nhóm đông người sử dụng.

3.1.5.1 Kiến trúc MBMS

Hình 3.7: Kiến trúc MBMS.

Hình 3.7 mô tả kiến trúc M BMS. Để hỗ trợ M BMS, những sự thay đổi là cần

thiết ở hầu hết các node của mạng chuyển mạch gói. Những sự thay đổi này được

thực hiện bằng cách nâng cấp phần mềm. M BM S khả dụng với cả mạng truy nhập

vô tuyến GSM/EDG E (GERAN) và mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS

(UTRAN).

Trung tâm dịch vụ broadcast/multicast (BM-SC) được bổ sung vào mạng.

BM-SC thực hiện việc cung cấp và p hân phát các dịch vụ quảng bá di động. BM-SC

đóng vai trò là điểm vào đối với các dịch vụ phân phát nội dung muốn sử dụng BM-

SC. BM-SC thiết lập và điều khiển các phần mang truyền tải tới mạng lõi di động

và có thể được sử dụng để định trình và p hân phát các kênh truyền dẫn MBMS.

BM-SC cũng cung cấp các thông báo dịch vụ tới các thiết bị đầu cuối. Các thông

báo này bao gồm tất cả các thông tin cần thiết (như mô tả dịch vụ multicast, các địa

chỉ multicast IP, thời gian truyền dẫn, các mô tả media…) mà thiết bị đầu cuối cần

để có thể tham gia vào một dịch vụ M BMS. BM -SC có thể được sử dụng để tạo ra

các bản tin tính cước đối với dữ liệu đã được phát từ nhà cung cấp nội dung, và

quản lý các chức năng bảo mật được đặc tả bởi 3GPP cho chế độ multicast.

BM-SC cung cấp hai giao diện tới mạng lõi. Qua giao diện Gmb, BM-SC

trao đổi thông tin điều khiển với node hỗ trợ Gateway GPRS (GGSN). Giao diện Gi

truyền tải dữ liệu nội dung tới GG SN. Các nhà cung cấp nội dung phân phát các

nội dung của mình tới BM-SC (nhà cung cấp nội dung không phát nội dung tới tất

cả người sử dụng qua các kênh dành riêng mà chỉ phát nội dung tới BM -SC). BM-

SC sẽ phân phát các nội dung này tới người sử dụng. Giao diện giữa BM-SC và

content server có thể được đặt ở trong mạng di động hoặc ở ngoài mạng.

Tiêu chuẩn MBMS không yêu cầu bắt buộc các chức năng BM-SC được

thực hiện như thế nào. Một số nhà cung cấp có thể cung cấp các chức năng này ở

một node riêng rẽ, các nhà cung cấp khác có thể tích hợp các chức năng này trong

các node mạng dịch vụ và mạng lõi hiện tại. Trong mạng lõi, MBMS và BCMCS bổ

sung các chức năng và các bản tin giao thức cần thiết để tạo và quản lý các cây phân

bố dữ liệu broadcast và multicast.

Một tính năng đặc biệt của MBM S là MBM S cho phép các nhà khai thác

định nghĩa các dịch vụ broadcast và multicast đối với các vùng địa lý cụ thể. Các

vùng địa lý này được cấu hình qua vùng dịch vụ M BM S. Mỗi node trong mạng lõi

sử dụng danh sách các node downstream để xác định node nào nên được sử dụng để

chuyển tiếp dữ liệu dịch vụ M BM S. Ở mức GGSN, danh sách bao gồm mọi node

serving GSN (SGSN) mà dữ liệu sẽ được chuyển tiếp . Ở mức SGSN, danh sách

bao gồm mọi node bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) của mạng truy nhập vô

tuyến mặt đất WCDMA hoặc trong trường hợp của mạng truy nhập vô tuyến GSM

sẽ bao gồm mọi bộ điều khiển trạm gốc (BSC) cần thu dữ liệu. Đối với các dịch vụ

hoạt động ở chế độ multicast, mạng lõi quản lý cây phân bổ dữ liệu động bằng cách

giám sát những người sử dụng đăng ký sử dụng dịch vụ. Giống như IP multicast,

mỗi node mạng lõi chuyển tiếp dữ liệu MBMS tới các node downstream đang phục

vụ những người sử dụng đã đăng ký sử dụng dịch vụ.

3.1.5.2 Các chế độ của MBMS

Hình 3.8: Các chế độ và phương pháp phân phát dữ liệu MBMS.

Dịch vụ MBMS cung cấp ba chế độ để phân phát dữ liệu: broadcast,

broadcast tiên tiến và multicast. Sự khác nhau giữa các chế độ này là mức quản lý

nhóm trong mạng lõi và mạng vô tuyến:

- Ở chế độ MBMS broadcast, BM-SC xác định vùng quảng bá khi kích hoạt

các phần mang phân phối. M ạng không có bất kỳ thông tin gì về các máy thu kích

hoạt trong vùng quảng bá và không thể tối ưu nguồn tài nguyên được sử dụng.

- Chế độ MBMS broadcast tiên tiến cho phép sử dụng hiệu quả hơn việc

phân phát tài nguyên so với chế độ broadcast. Người sử dụng chỉ thị dịch vụ

“joining” tới mạng vô tuyến. Mạng vô tuyến có thể thực hiện thủ tục “counting”

hoặc “re-counting” để xác định số lượng người sử dụng trong mỗi tế bào. Cơ chế

này dựa trên bản tin đáp ứng “counting” MBMS được gửi bởi người sử dụng UE

khi UE thu được yêu cầu “counting”. Số đếm người sử dụng này được sử dụng để

xác định kiểu truyền tải được sử dụng. Nếu có ít người sử dụng yêu cầu dịch vụ

MBM S trong một tế bào thì việc phân phát dữ liệu MBMS theo các kênh dành riêng

điểm-tới-điểm hoặc các kênh được chia sẻ của HSDPA sẽ hiệu quả hơn, vì truyền

dẫn trên các kênh này có thể được tối ưu theo điều kiện thu vô tuyến của thiết bị đầu

cuối tương ứng. Phân phát dữ liệu M BM S điểm-tới-đa điểm trở nên hiệu quả nếu có

số lượng lớn người sử dụng yêu cầu dịch vụ trong cùng một tế bào [6] .

- Ở chế độ MBMS multicast, người sử dụng chỉ thị dịch vụ “joining” tới

mạng lõi. Mạng giám sát trạng thái “joining” này ở các node GG SN, SGSN và ở

các bộ điều khiển mạng vô tuyến RNC. Khi thiết bị đầu cuối người sử dụng di

chuyển từ vùng này sang vùng khác, trạng thái “joining” đối với tất cả các dịch vụ

đã được tham gia bởi người sử dụng được chuyển tới một node phục vụ mới. Các

RNC có thể sử dụng thủ tục “counting” hoặc “re-counting” để xác định số lượng

người sử dụng yêu cầu dịch vụ M BMS multicast thực sự. Do đó, mạng giám sát

được người sử dụng dịch vụ và thiết lập cây phân phối đối với mặt phẳng người sử

dụng MBMS rất hiệu quả.

3.1.5.3 Truy nhập tới các dịch vụ MBMS

 Quá trình khởi đầu phiên

Hình 3.9: Luồng phiên MBMS.

Hình 3.9 mô tả luồng điển hình các phiên M BMS. Chế độ broadcast cho

phép truyền dẫn dữ liệu đa phương tiện theo một chiều từ điểm-tới-đa điểm. Chế độ

broadcast không yêu cầu người sử dụng phải đăng ký trước hoặc “joining”. Tất cả

người sử dụng trong một vùng dịch vụ quảng bá được định nghĩa bởi nhà khai thác

mạng đều có thể thu được dữ liệu. Tuy nhiên, khi người sử dụng không muốn thu

dữ liệu này thì người sử dụng có thể cấu hình thiết bị đầu cuối UE của mình ở chế

độ không thu dữ liệu. Chế độ multicast yêu cầu người sử dụng phải đăng ký để thu

được các dịch vụ M BM S. Người sử dụng giám sát các bản tin thông báo dịch vụ và

quyết định tham gia sử dụng một hoặc nhiều dịch vụ. Tính cước được thực hiện dựa

trên việc đăng ký trả trước hoặc dựa trên việc mua các khoá cho phép truy nhập tới

dữ liệu đã được phát.

Khởi đầu, thông tin về một dịch vụ MBMS đặc biệt được gửi tới server cung

cấp dịch vụ. Thông tin này được gọi là thông báo dịch vụ. Các thông báo dịch vụ

cung cấp thông tin về dịch vụ và bằng cách nào các thiết bị đầu cuối có thể truy

nhập tới dịch vụ đó. Có nhiều cách để phân phát các thông báo dịch vụ tới người sử

dụng, như lưu giữ các thông báo này ở web server mà từ đó chúng có thể được tải

về bởi giao thức HTTP hoặc giao thức truy nhập vô tuyến WAP hoặc phân phát các

thông báo dịch vụ bằng bản tin SMS hoặc bản tin MM S hoặc sử dụng một kênh

thông báo dịch vụ MBMS đặc biệt.

Nếu dịch vụ là broadcast, thiết bị đầu cuối chỉ cần điều chỉnh tới kênh có các

tham số được mô tả trong thông báo dịch vụ. Nếu dịch vụ là dịch vụ multicast, một

yêu cầu tham gia phiên (session join) phải được gửi tới mạng với các tham số được

tách ra từ thông báo dịch vụ. Thiết bị đầu cuối người sử dụng trở thành một thành

viên của nhóm dịch vụ MBMS tương ứng và thu tất cả dữ liệu được phát bởi dịch

vụ.

Trước khi truyền dẫn dữ liệu bắt đầu, BM-SC phải gửi một y êu cầu khởi đầu

phiên (senssion start) tới GGSN trong mạng lõi. GGSN xác định các nguồn tài

nguyên nội bộ cần thiết và chuyển tiếp yêu cầu tới các SGSN liên quan. Các SGSN

lại yêu cầu phân bổ các nguồn tài nguyên vô tuyến cần thiết để cung cấp chất lượng

dịch vụ QoS yêu cầu. Cuối cùng, các thiết bị đầu cuối của nhóm dịch vụ MBM S

tương ứng được thông báo rằng dịch vụ là để p hân phát nội dung.

Sau đó server có thể gửi dữ liệu đa phương tiện tới BM -SC, BM-SC chuyển

tiếp dữ liệu tới MBMS bearer. Ở chế độ multicast, dữ liệu được mật mã hoá và

được phát tới mọi thiết bị đầu cuối tham gia phiên MBMS.

Sau cùng, server gửi một thông báo kết thúc phiên (session stop) để chỉ thị

rằng pha truyền dẫn dữ liệu đã kết thúc.

Người sử dụng muốn rời khỏi một dịch vụ multicast M BMS gửi một yêu cầu

rời khỏi dịch vụ (service leave) tới mạng, mạng sau đó sẽ loại bỏ người sử dụng từ

nhóm dịch vụ M BMS liên quan.

 Các giao thức và các bộ mã hoá/giải mã

Các dịch vụ người sử dụng MBM S sử dụng giá giao thức được mô tả ở Hình

3.10. Có hai phương pháp phân phát dữ liệu là: Phương pháp phân phát download

và phương pháp phân phát streaming.

Hình 3.10: Giá giao thức MBMS.

Phương pháp phân phát streaming được sử dụng để thu và play-out liên tục

các ứng dụng như các ứng dụng Mobile TV. Streaming sử dụng giao thức truyền tải

thời gian thực RTP để truyền tải dữ liệu đa p hương tiện, RTP lại sử dụng giao thức

UDP ở lớp dưới. Mã sửa lỗi hướng đi (FEC) Raptor được sử dụng để tăng độ tin

cậy truyền dẫn MBMS.

Phương pháp phân phát download được sử dụng cho các dịch vụ phân phối

file, cho phép lưu giữ dữ liệu thu được ở thiết bị đầu cuối. Phương pháp này được

sử dụng để phân phát các file từ một nguồn tới nhiều máy thu một cách hiệu quả.

Phương pháp phân phát download có ba sơ đồ khắc phục lỗi gói: Sơ đồ quan

trọng nhất là sơ đồ sử dụng mã sửa lỗi FEC, cho phép khắc phục các gói bị tổn thất

mà không cần tương tác với server. MBMS cũng cung cấp hai thủ tục sửa file: Một

thủ tục sử dụng các phần mang tương tác điểm-tới-điểm (PTP), còn thủ tục thứ hai

sử dụng phần mang điểm-tới-đa điểm (PTM ).

 Mạng truy nhập vô tuyến

 Truy nhập vô tuyến broadcast/multicast GSM

Ở các hệ thống GSM, MBMS sử dụng các sơ đồ mã hoá và điều chế GPRS

và EDGE (CS1-4 và M CS1-9). M BMS cũng sử dụng kênh dữ liệu gói (PDCH)

GPRS và EDGE để truyền dẫn từ điểm-tới-đa điểm, và sử dụng các giao thức điều

khiển liên kết vô tuyến/điều khiển truy nhập môi trường (RLC/M AC). Đối với

truyền dẫn điểm-tới-điểm, MBMS hỗ trợ chế độ đa khe thời gian. Trong trường hợp

này, mạng vô tuyến có thể sử dụng tới 4 khe thời gian trên một phiên M BM S. Ở

mạng truy nhập vô tuyến GERAN, có hai chế độ để thực hiện các dịch vụ phần

mang MBMS là:

- RLC/M AC với yêu cầu phát lại tự động (ARQ), còn được gọi là chế độ

Ack/Nack đường xuống gói (PDA N). Ở chế độ này, có thể lên tới 16 thiết bị đầu

cuối trong một tế bào cung cấp phản hồi về các gói đã được truyền dẫn. Bằng cách

này, các khối dữ liệu không thu được chính xác bởi thiết bị đầu cuối sẽ được phát

quảng bá lại qua phần mang vô tuyến MBM S.

- RLC/M AC không ARQ, còn gọi là chế độ phát lặp mù. Ở chế độ này, các

khối RLC được phát lặp với số lần đã được xác định trước, sử dụng kỹ thuật độ dư

tăng từng phần, trước khi khối RLC kế tiếp được phát.

Các thiết bị đầu cuối M BMS có thể dựa trên phần cứng EDG E hiện tại với

nâng cấp phần mềm để hỗ trợ các thủ tục báo hiệu MBMS. Ở GSM, phần mang vô

tuyến MBMS có thể được ghép kênh với các luồng dữ liệu GPRS/EDGE thậm chí

trên các khe thời gian giống nhau. Một kịch bản triển khai có thể là kích hoạt

MBM S trong một vùng có mật độ người sử dụng cao trong đó EDG E đã được triển

khai; trong các vùng chưa có EDGE, MBMS có thể được cung cấp theo chế độ

GPRS điểm-tới-điểm. Một kịch bản triển khai khác có thể là bắt đầu cung cấp dịch

vụ MBM S broadcast sau đó bổ sung dịch vụ MBM S multicast. Điều này tiết kiệm

dung lượng trong các tế bào không có người sử dụng yêu cầu dịch vụ.

 Truy nhập vô tuyến broadcast/multicast UMTS

Ở mạng UM TS, MBMS tái sử dụng các kênh vật lý và các kênh logic hiện

tại. Thực tế UM TS yêu cầu ba kênh logic mới và một kênh vật lý cho M BMS, đó là:

- Kênh điều khiển điểm-tới-đa điểm MBMS (MCCH): Kênh logic truyền tải

thông tin về các phiên MBMS hiện tại và các phiên MBM S mới;

- Kênh lưu lượng điểm-tới-đa điểm MBMS (MTCH): Kênh logic truyền tải

dữ liệu ứng dụng M BM S thực sự;

- Kênh định trình điểm-tới-đa điểm MBMS (MSCH): Kênh logic cung cấp

thông tin về dữ liệu được định trình trên kênh MTCH;

- Kênh chỉ thị thông báo M BMS (MICH): Kênh vật lý được sử dụng để

thông báo cho thiết bị đầu cuối về thông tin MBMS khả dụng trên kênh MCCH.

Ba kênh logic M CCH, MSCH, và MTCH tái sử dụng kênh truyền tải FACH

(kênh truy nhập hướng đi) và kênh S-CCPCH (kênh vật lý điều khiển chung thứ

cấp). Lớp RLC và MAC tái sử dụng phần lớn các giá giao thức hiện tại của UMTS.

Dung lượng cao của UMTS dựa vào cơ chế điều khiển công suất, cơ chế này

hiệu chỉnh công suất phát theo khoảng cách giữa người sử dụng và trạm gốc, do đó

làm giảm nhiễu. Ngược với các kênh được dành riêng có điều khiển công suất, kênh

chung như kênh FACH không có điều khiển công suất. Do đó các dịch vụ MBMS

sẽ tiêu tốn nhiều tài nguyên nếu kênh FACH được sử dụng cho một số lượng ít

người sử dụng không ở gần biên của tế bào. Vì vậy sự quyết định là cần thiết để xác

định nên sử dụng kênh FACH hay các kênh được dành riêng để cung cấp dịch vụ

MBM S cho người sử dụng.

Tốc độ dữ liệu MBMS có thể lên tới 128 kbps đối với mỗi phần mang GPRS

và 256 kbps đối với UMTS . MBMS trong mạng truy nhập GERAN có thể sử dụng

tới 5 khe thời gian trong đường xuống cho một kênh MBMS đơn. Phụ thuộc vào sơ

đồ điều chế và việc định cỡ mạng, tốc độ kênh có thể đạt được từ 32 kbps tới 128

kbps . Dung lượng tế bào tổng cộng phụ thuộc vào số lượng tần số được hỗ trợ bởi

tế bào đó. MBM S phiên bản 6 (3GPP) đã giới thiệu một số phương pháp để tăng

dung lượng kênh M TCH, trong đó phương pháp kết hợp mềm được đặc biệt chú ý.

Phương pháp kết hợp mềm được định nghĩa là phương pháp kết hợp ở thiết bị đầu

cuối các tín hiệu vô tuyến thu được từ một số máy phát trong các tế bào lân cận phát

cùng loại dịch vụ . Phương pháp kết hợp mềm yêu cầu truyền dẫn tín hiệu vô tuyến

cần được đồng bộ giữa các tế bào. Hai độ sâu ghép xen (TTI) được sử dụng trong

MBM S cho kênh M TCH là: 40 ms và 80 ms. Sự lựa chọn độ sâu ghép xen TTI dài

cung cấp tăng ích phân tập lớn trong miền thời gian, do đó cải thiện chất lượng tín

hiệu thu và tăng tốc độ truyền dẫn. Với công nghệ UM TS MBMS, một sóng mang 5

MHz có thể hỗ trợ 16 kênh MBM S điểm-tới-đa điểm ở tốc độ bit người sử dụng 64

kbps trên mỗi kênh. Kỹ thuật phân tập thu anten, kỹ thuật thu tiên tiến như G-

RAKE cải thiện đáng kể dung lượng kênh trên mỗi sóng mang tế bào.

 Truy nhập vô tuyến broadcast/multicast CDMA2000

Giống như UMTS, CDMA2000 sử dụng các kênh vật lý hiện tại đã được

định nghĩa cho IS-2000 (1x) và IS-856 (1xEV-DO). Để bù lại việc không có giao

thức truyền dẫn lại ở liên kết vô tuyến trong chế độ điểm-tới-đa điểm (không có

PDAN), CDMA2000 sử dụng thêm một lớp mã sửa lỗi bên trên lớp mã hiện tại, và

được áp dụng trong mạng truy nhập vô tuyến, cho phép kết hợp tối ưu hai lớp giải

mã ở máy thu. Mã là một mã trận có các hàng cấu thành nên các khung hiện tại và

kiểu mã là mã Turbo, một tập các mã Reed-Solomon trải dài các cột, mỗi cột có độ

rộng 1 octet. Ma trận có k hàng mang thông tin, mã Reed-Solomon trải dài các cột

thêm vào n-k hàng. Tất cả các hàng được mã hoá riêng lẻ bằng mã Turbo và được

phát tới máy thu, máy thu sẽ kết hợp mềm các tín hiệu BCMCS từ nhiều trạm gốc.

Độ phức tạp thêm vào của lớp mã mới và độ phức tạp liên quan đến việc xử lý dòng

dữ liệu media có thể làm giảm tốc độ bit. Do đó, tốc độ bit người sử dụng đầu cuối

BCMCS tương tự như tốc độ bit MBMS ở UMTS.

Với các hệ thống di động, máy thu có thể thu được các tín hiệu khác nhau từ

các tế bào lân cận, do đó kỹ thuật triệt nhiễu cần được sử dụng. Các dịch vụ quảng

bá, tuy nhiên, phát cùng nội dung giống nhau, nên không cần triệt nhiễu tín hiệu từ

các tế bào lân cận. Do đó, một phần mang mới cho hệ thống 1xEV-DO đã được đề

nghị để phát thông tin ở chế độ broadcast và multicast, ví dụ như dựa trên kỹ thuật

ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM, hoặc sử dụng kỹ thuật trải phổ

CDMA hiện tại và máy thu tiên tiến hơn. Nhà khai thác mạng khi muốn triển khai

dịch vụ BCM CS do đó có thể chọn giữa các giải pháp sử dụng kênh hiện tại, kênh

mới hoặc kết hợp cả hai.

3.1.6 Kiến trúc điển hình hệ thống cung cấp tín hiệu Mobile TV qua mạng 3G

Hình 3.11 mô tả kiến trúc điển hình hệ thống truyền tín hiệu Mobile TV qua

mạng 3G.

Hình 3.11: Kiến trúc hệ thống cung cấp tín hiệu Mobile TV qua mạng 3G.

Trung tâm dịch vụ broadcast/multicast (BM-SC) là một phần tử logic được

định nghĩa bởi 3GPP. Trong thực tế, chức năng của BM-SC được phân chia bởi một

số phần tử vật lý.

TV server là điểm giao tiếp đầu tiên giữa thiết bị đầu cuối và đơn vị điều

khiển trung tâm của dịch vụ truyền hình di động. Khối ESG (hướng dẫn dịch vụ

điện tử) phiên dịch và kết hợp thông tin chương trình từ các nhà cung cấp nội dung

và chèn thông tin này vào ESG.

Bộ điều khiển media phân phối các dòng nội dung tới các thiết bị người sử

dụng UE theo chế độ unicast và broadcast. Bộ mật mã hoá thực hiện mật mã các

dòng broadcast dưới sự giám sát của chức năng bảo vệ truy nhập dịch vụ SAP. Các

dòng unicast không yêu cầu chức năng bảo vệ truy nhập này, vì các cơ chế bảo mật

unicast theo chuẩn 3G đã được áp dụng.

Bộ điều khiển broadcast thiết lập và giải phóng các phần mang MBMS qua

mạng lõi và mạng vô tuyến.

Bộ mã hoá tín hiệu trực tiếp, podcast TV, và các server phát tín hiệu TV theo

yêu cầu sẽ thực hiện mã hoá nội dung TV theo khuôn dạng phù hợp với các thiết bị

di động và đóng gói khuôn dạng này theo các giao thức có thể ứng dụng để thực

hiện phân phối.

3.2 Mobile TV sử dụng công nghệ DVB-H

3.2.1 Giới thiệu chung

Với sự thay thế thành công truyền hình tương tự bằng truyền dẫn truyền hình

số, truyền dẫn quảng bá video số-mặt đất (DVB-T) đã được lựa chọn ở nhiều nước

trên thế giới. Công nghệ DVB-T được thiết kế để truyền dẫn tín hiệu video tới các

máy thu hình TV cố định đặt ở nhà với anten có kích thước lớn đặt trên mái nhà và

không bị hạn chế về công suất tiêu thụ. Điều này làm cho DVB-T không phù hợp để

truyền tín hiệu tới máy thu cầm tay di động, có anten nhỏ được tích hợp bên trong,

và bị hạn chế về công suất pin tiêu thụ, trong khi môi trường vô tuyến di động

thường xuyên chịu ảnh hưởng của fading đa đường, nhiễu và tạp âm.

Dự án quảng bá video số (DVB) bắt đầu nghiên cứu khả năng thu di động

các tín hiệu DVB-T vào năm 1998. Dự án này kết luận rằng khả năng thu di động là

hoàn toàn khả thi nếu thực hiện việc cập nhật và mở rộng tiêu chuẩn DVB-T. Công

việc sau đó hướng tới xây dựng phiên bản mới cho tiêu chuẩn. Thời gian 5 năm sau

khi bắt đầu, tiêu chuẩn DVB-T cho thấy khả năng linh hoạt cho phép sự triển khai

các dịch vụ quảng bá di động ở các thành phố như ở Singapore và Đức. Tuy nhiên,

trong thời gian này thói quen của người sử dụng đã thay đổi, và vào đầu năm 2002,

cộng đồng DVB đã được yêu cầu cung cấp các đặc tả kỹ thuật để cho phép phân

phát các nội dung đa phương tiện tới các máy đầu cuối di dộng. Điều này dẫn tới

việc thu các tín hiệu như truyền hình là hoàn toàn có thể trên các thiết bị cầm tay, có

kích thước nhỏ như máy điện thoại di động.

Hệ thống truyền dẫn có khả năng cung cấp tín hiệu như trên cần có các tính

năng cụ thể sau:

- Vì các máy cầm tay di động có công suất pin hạn chế nên hệ thống truyền

dẫn phải cung cấp cho các thiết bị này khả năng tắt nguồn lặp lại trong khoảng thời

gian nào đó để tăng khả năng sử dụng pin của máy cầm tay di động.

- Vì công nghệ hướng tới người sử dụng di động, hệ thống truyền dẫn phải

cung cấp khả năng chuyển giao tần số để đảm bảo truy nhập không bị ngắt quãng

tới dịch vụ khi người sử dụng di động di chuyển từ một tế bào truyền dẫn này sang

một tế bào truyền dẫn khác.

- Vì việc phân phát dịch vụ diễn ra trong môi trường vô tuyến di động chịu

ảnh hưởng của fading đa đường, nhiễu, tạp âm và hiệu ứng Doppler, nên hệ thống

phải khắc phục được các ảnh hưởng này.

- Hệ thống phải cho phép truy nhập được các dịch vụ không chỉ ở khu vực

bên trong nhà, ngoài trời, mà cả khi người sử dụng di chuyển với các tốc độ khác

nhau như đi bộ, ngồi trên ôtô, tàu… trong khi phải đảm bảo tối ưu vùng phủ sóng.

- Hệ thống sử dụng phổ tần số giống như phổ tần số dành cho quảng bá mặt

đất và được sử dụng linh hoạt ở các băng tần truyền dẫn và băng thông kênh khác

nhau, vì vậy hệ thống có thể được sử dụng ở nhiều nơi trên thế giới.

- Hệ thống phải hoàn toàn tương thích với hệ thống DVB-T để đảm bảo chi

phí cực tiểu thông qua việc sử dụng chung cơ sở hạ tầng với mạng DVB-T.

Lớp vật lý của DVB-H có bốn sự mở rộng từ lớp vật lý của DVB-T:

- Thứ nhất, p hần báo hiệu tham số máy phát (TPS) được bổ sung thêm hai

bit để chỉ thị sự tồn tại của các dịch vụ DVB-H và khả năng sử dụng mã sửa lỗi

MPE-FEC.

- Thứ hai, chế độ ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM ) 4K

được lựa chọn để cân đối giữa tính di động và kích thước tế bào của mạng đơn tần

số (SFN), điều này cho phép việc thu nhận tín hiệu bằng anten đơn lẻ trong các môi

trường SFN ở tốc độ rất cao, cho phép tính linh hoạt trong việc thiết kế mạng. Đồng

thời tất cả các dạng điều chế như QPSK, 16QAM và 64QAM với các chế độ phân

cấp và không phân cấp có thể được sử dụng cho DVB-H.

- Thứ ba, DVB-H định nghĩa một p hương thức ghép xen ký hiệu mới. Ở chế

độ 2K và 4K, các nhà khai thác có thể chọn phương thức ghép xen theo độ sâu (in-

depth interleaver) để ghép xen các bit qua hai hoặc bốn ký hiệu OFDM tương ứng.

Phương thức này có khả năng chống tạp âm tốt như ở chế độ 8K và cải thiện chất

lượng tín hiệu trong môi trường vô tuyến di động.

- Thứ tư, băng thông kênh 5 M Hz được sử dụng trong các băng tần không

dành cho quảng bá.

Ở lớp liên kết dữ liệu, các phần đóng gói đa giao thức (M PE) được phát.

DVB-H có các cải tiến sau:

- Kỹ thuật cắt lát thời gian (Time Slicing): Một phương pháp truyền dẫn dữ

liệu cho phép tiết kiệm công suất tiêu thụ cho các máy di động cầm tay có công suất

pin hạn chế và cho phép chuyển giao tần số khi người sử dụng rời khỏi một vùng

phục vụ tới một tế bào mới. Sử dụng kỹ thuật cắt lát thời gian là yêu cầu bắt buộc

trong DVB-H.

- Mã sửa lỗi hướng đi MPE-FEC: Sử dụng mã sửa lỗi hướng đi (FEC) cho

dữ liệu được đóng gói đa giao thức (MPE) cải thiện tỷ số sóng mang trên tạp âm

(C/N), khắc phục được nhiễu và hiệu ứng Doppler trong môi trường vô tuyến di

động. Sử dụng MPE-FEC là không bắt buộc trong DVB-H.

Kỹ thuật cắt lát thời gian và mã sửa lỗi hướng đi M PE-FEC ở lớp liên kết dữ

liệu nên không ảnh hưởng tới lớp vật lý DVB-T. Điều này có nghĩa là các máy thu

hiện nay của DVB-T không bị ảnh hưởng bởi các tín hiệu DVB-H. DVB-H hoàn

toàn tương thích với DVB-T, có nghĩa là DVB-H có thể sử dụng cơ sở hạ tầng hiện

tại của DVB-T. Tải trọng của DVB-H là các IP-datagram hoặc các datagram lớp

mạng khác được đóng gói thành các phần M PE. Do các tốc độ truyền dữ liệu hạn

chế được đề nghị cho các dịch vụ DVB-H và kích thước màn hình nhỏ của máy cầm

tay di động, các sơ đồ mã hoá âm thanh và video sử dụng trong quảng bá số không

phù hợp với DVB-H, sơ đồ mã hoá MPEG-2 cho video quảng bá số được thay thế

bằng sơ đồ mã hoá theo chuẩn H.264/AVC hoặc các sơ đồ mã hoá video hiệu quả

cao hơn.

DVB-H có thể cung cấp ở bộ ghép kênh DVB-H từ 20 tới 40 kênh hoặc hơn

(tuỳ thuộc vào tốc độ bit) tới hàng triệu người sử dụng ở chế độ quảng bá. Trong

khi các dịch vụ DVB-T được phát ở tốc độ dữ liệu có thể lên tới 24 Mbps, các dịch

vụ DVB-H được phát ở tốc độ dữ liệu có thể lên tới 15 M bps[1]. DVB-H dựa trên

các tiêu chuẩn mở và tương thích với DVB-T. DVB-H tuân theo mô hình IP

datacast và toàn bộ mạng là IP từ đầu cuối-tới-đầu cuối.

3.2.2 Kiến trúc hệ thống DVB-H

Hình 3.12 mô tả mô hình hệ thống DVB-H truyền dẫn các dịch vụ IP. Trong

mô hình này, cả các dịch vụ M PEG-2 truyền thống và các dịch vụ DVB-H đều được

truyền tải qua cùng bộ ghép kênh. Máy đầu cuối cầm tay chỉ giải mã và sử dụng các

dịch vụ IP. Vì lý do tương thích trong trường hợp bộ ghép kênh được chia sẻ giữa

các dịch vụ cho máy thu DVB-T cố định và các dịch vụ cho DVB-H, nên chế độ 4K

OFDM và ghép xen theo độ sâu không được sử dụng.

Hình 3.12: Mô tả hệ thống DVB-H.

3.2.3 Kiến trúc phân lớp của DVB-H

DVB-H là một hệ thống truyền dẫn đa phương tiện cung cấp nhiều ứng dụng

và nhiều khuôn dạng file như: Truyền tải dòng âm thanh và video, truyền file,

hướng dẫn dịch vụ điện tử, dữ liệu HTM L. Do đó tiêu chuẩn được thiết kế với cấu

trúc giao thức được phân lớp phù hợp để truyền tải các ứng dụng qua lớp IP

datacasting. Giá giao thức DVB-H gồm một số lớp được mô tả ở Hình 3.13.

Hình 3.13: Giá giao thức DVB-H.

Lớp vật lý cung cấp truyền tải MPEG-2 và truyền dẫn nội dung dựa trên

COFDM, các đặc tả này được định nghĩa bởi tiêu chuẩn ETSI EN 302 304. Lớp IP

datacasting cho phép nội dung được phân phát ở dạng gói qua mạng vật lý DVB-H.

Lớp này sử dụng UDP/IP ở lớp mạng và MPE ở lớp liên kết dữ liệu. Datacasting

trong DVB-H được định nghĩa dựa trên IPv6. Điều này cung cấp tính linh hoạt

trong việc quản lý các ứng dụng và tương thích với các yêu cầu trong tương lai của

các ứng dụng IP.

3.2.3.1 Lớp vật lý DVB-H

 Truyền dẫn OFDM

Hình 3.14: Các chế độ truyền dẫn trong DVB-H.

Hệ thống DVB-H sử dụng truyền dẫn OFDM . Hai chế độ truyền dẫn OFDM

chính được sử dụng trong hệ thống DVB-T là 2K và 8K (tương ứng với số các điểm

của chuyển đổi Fourier nhanh là 2048 và 8192). DVB-H định nghĩa thêm chế độ lựa

chọn 4K. Các tham số chi tiết của ba chế độ DVB-H OFDM được mô tả ở Bảng 3.1.

Bảng 3.1. Các tham số của các chế độ DVB-H OFDM

Tham số OFDM 2K 4K 8K

Số sóng mang toàn 2048 4096 8192

cầu

Số sóng mang được

điều chế 1705 3409 6817

Số sóng mang hữu

ích 1512 3024 6048

Thời gian tồn tại một 224 448 896

ký hiệu OFDM (µs)

Thời gian khoảng

bảo vệ (µs) 7, 14, 28, 56 14, 28, 56, 112 28, 56, 112, 224

Khoảng cách giữa

các sóng mang (kHz) 4464 2232 1116

Khoảng cách phủ

sóng cực đại của máy 17 33 67

phát (km)

Trong DVB-T, tín hiệu được phát trong các khung OFDM gồm 68 ký hiệu.

Mỗi ký hiệu gồm 6817 sóng mang ở chế độ 8K, 3409 sóng mang ở chế độ 4K và

1705 sóng mang ở chế độ 2K. Mỗi ký hiệu OFDM gồm phần thông tin hữu ích

(phần tải trọng) và một khoảng bảo vệ. Bốn khung liên tiếp tạo thành một siêu

khung.

Một khung OFDM cũng gồm các phần thông tin khác là:

- Các tín hiệu hoa tiêu (pilot) được sử dụng bởi máy thu để san bằng kênh và

đồng bộ.

- Phần báo hiệu tham số truyền dẫn (TPS).

Mục tiêu của chế độ 4K OFDM trong hệ thống DVB-H là để cung cấp sự

cân đối giữa kích thước của các tế bào truyền dẫn (tối ưu ở chế độ 2K) và chất

lượng tín hiệu thu di động (đạt được tốt nhất ở chế độ 8K), cung cấp khả năng linh

hoạt trong việc thiết kế mạng. Nhà khai thác mạng DVB-H dành riêng có thể chọn

lựa một trong ba chế độ truyền dẫn này để đáp ứng tốt nhất các nhu cầu thực sự. Sự

cân đối (trade-off) ở ba chế độ như sau:

- Chế độ DVB-T 8K có thể được sử dụng cho cả chế độ máy phát đơn (các

mạng đa tần [MFN]) và cho các mạng đơn tần nhỏ, trung bình và lớn (SFN). Chế độ

này khắc phục được ảnh hưởng của hiệu ứng Doppler ở tốc độ di chuyển cao.

- Chế độ DVB-T 4K có thể được sử dụng cho cả chế độ máy phát đơn và

các mạng đơn tần SFN nhỏ và trung bình. Chế độ này khắc phục được ảnh hưởng

của hiệu ứng Doppler ở tốc độ di chuyển rất cao.

- Chế độ DVB-T 2K cung cấp chất lượng tín hiệu thu tốt nhất vì có khoảng

cách giữa các sóng mang lớn. Tuy nhiên, vì khoảng bảo vệ nhỏ nên chế độ này chỉ

phù hợp với các mạng đơn tần SFN có kích thước nhỏ. Chế độ này khắc phục được

ảnh hưởng của hiệu ứng Doppler ở tốc độ di chuyển cực cao.

Hình 3.15 mô tả vùng phủ sóng và khoảng cách truyền dẫn cực đại có thể đạt

được nhờ sử dụng máy phát ở các chế độ truyền dẫn khác nhau. Chú ý rằng khoảng

cách thay đổi phụ thuộc vào công suất phát và chế độ OFDM được lựa chọn.

Hình 3.15: Khoảng cách máy phát cực đại.

Hệ thống DVB-T cho phép truyền dẫn phân cấp, có nghĩa là hai dòng truyền

tải khác nhau có thể được phát đồng thời. Điển hình, hệ thống được sử dụng để phát

hai dòng trên cùng một sóng mang, một dòng có tốc độ bit thấp và một dòng có tốc

độ bit cao hơn, cho phép máy thu chuyển mạch động giữa hai dòng tuỳ thuộc vào

điều kiện thu và khả năng của máy thu.

 Chế độ ghép xen theo độ sâu

Hình 3.16: Ghép xen theo độ sâu sử dụng các chế độ khác nhau.

Để cải thiện chất lượng tín hiệu thu trên các kênh vô tuyến di động chịu ảnh

hưởng của fading, nhiễu, DVB-H sử dụng bộ nhớ của bộ ghép xen ký hiệu 8K được

thực hiện ở máy thu để cung cấp bộ ghép xen theo độ sâu được sử dụng với các chế

độ truyền dẫn 2K và 4K. Khi bộ ghép xen theo độ sâu được lựa chọn cho chế độ

truyền dẫn 2K, ghép xen được mở rộng qua bốn ký hiệu 2K OFDM, còn nếu chế độ

4K được chọn thì ghép xen được mở rộng qua hai ký hiệu 4K OFDM . Phương pháp

này cho phép khắc phục được nhiễu, tạp âm khi sử dụng chế độ 2K và 4K đạt tới

mức như ở chế độ 8K. Hình 3.16 mô tả các chế độ ghép xen.

 Các bit báo hiệu tham số máy phát

Bởi vì các dịch vụ DVB-H cắt lát theo thời gian và các dịch vụ DVB-T

không cắt lát theo thời gian có thể sử dụng chung bộ ghép kênh, nên để phân biệt

hai dịch vụ này, DVB-H sử dụng các bit báo hiệu ở lớp vật lý để chỉ thị tín hiệu thu

có phải là DVB-H hay không và mã sửa lỗi MPE-FEC có được sử dụng hay không.

Khung báo hiệu ở DVB-T gồm 68 bit báo hiệu tham số máy phát (TPS), 23

bit được sử dụng cho các tham số DVB-T để mang thông tin về chế độ truyền dẫn

và mô tả tế bào (bit S25 tới bit S47). Phần mô tả tế bào trong các bit TPS được sử

dụng để hỗ trợ quét tín hiệu nhanh và chuyển giao tần số ở các máy thu di động.

Các bit S48 và S49 được sử dụng để chỉ thị kỹ thuật cắt lát thời gian hoặc mã sửa

lỗi MPE-FEC có được sử dụng hay không. Bảng 3.2 mô tả sự kết hợp các bit S48,

S49 và mô tả báo hiệu DVB-H tương ứng. Ngoài ra, các bit TPS còn lại có thể

mang thông tin, ví dụ như dịch vụ DVB-H có ở bộ ghép kênh DVB hay không và

chế độ được sử dụng là 4K hay 8K.

Bảng 3.2: Các bit báo hiệu DVB-H

S48 S49 Báo hiệu DVB-H

0 X Cắt lát thời gian không được sử dụng

1 X Cắt lát thời gian được sử dụng = DVB-H

X 0 MPE-FEC không được sử dụng

X 1 MPE-FEC được sử dụng

 Băng thông truyền dẫn

Một trong những điều kiện ràng buộc trong thiết kế hệ thống DVB-T là hệ

thống này phải tương thích với phổ tần số VHF và UHF hiện nay đang được sử

dụng cho truyền dẫn tương tự, ở Châu Âu, độ rộng băng thông 7 MHz được sử dụng

ở dải VHF và độ rộng 8 M Hz được sử dụng ở dải UHF, độ rộng 6 M Hz được sử

dụng ở các nơi khác trên thế giới. Hệ thống OFDM mô tả ở phần trên do đó được

định nghĩa có các băng thông kênh là 8, 7 và 6 MHz. Các băng thông này được hỗ

trợ bởi DVB-H; ngoài ra, chế độ 5 M Hz cũng được lựa chọn cho băng tần ở ngoài

các băng tần dành cho quảng bá truyền thống.

3.2.3.2 Lớp liên kết dữ liệu DVB-H

 Đóng gói đa giao thức

Ở lớp liên kết dữ liệu của hệ thống DVB-H, đóng gói đa giao thức (MPE) là

phương pháp tiêu chuẩn để truyền tải dữ liệu. MPE được giới thiệu bởi dự án DVB

(ETSI EN 301 192) để truyền tải các gói dữ liệu từ các giao thức khác nhau qua các

kênh quảng bá DVB-H, đó là các dòng truyền tải MPEG-2 ở lớp vật lý. MPE có thể

được sử dụng để truyền tải các giao thức dạng gói khác IP, sử dụng phương pháp

đóng gói điều khiển liên kết logic/điểm gán mạng con (LLC/SNA P) [2]. Tuy nhiên,

MPE được tối ưu để truyền gói IP. Các phần MPE được sử dụng để phát các IP

datagram trong DVB-H có các tính chất sau: M PE không sử dụng giao thức

LLC/SNA P; các IP datagram được chèn trực tiếp vào phần tải trọng của MPE, phần

tải trọng này có kích thước không ít hơn 4086 byte, đây cũng là kích thước cực đại

của một IP datagram trong mạng DVB. Một phần MPE tương ứng chính xác với

một IP datagram. DVB-H hỗ trợ cả IPv4 và IPv6.

Một phần MPE do đó có cấu trúc tổng quát như sau: Phần tiêu đề có độ dài cố

định 12 byte, phần IP datagram, phần kiểm tra dữ liệu có độ dài 4 byte, phần kiểm

tra này hoặc là kiểm tra tổng hoặc là kiểm tra dư chu trình 32 bit (CRC-32).

 Nguyên lý cắt lát thời gian

Hình 3.17: Nguyên lý cắt lát thời gian.

Công nghệ DVB có thể truyền tải các IP datagram trong một dòng truyền tải

MPEG-2 TS sử dụng đóng gói đa giao thức (MPE). Với MPE, mỗi IP datagram

được đóng gói thành một phần M PE. Một dòng các phần MPE sau đó được đưa tới

dòng sơ cấp ES (một dòng các gói M PEG-2 TS với phần mô tả chương trình đặc

biệt (PID)). Trong thực tế các máy thu DVB-H có thể thu các dịch vụ âm thanh,

video được phát qua IP trên các dòng sơ cấp ES có tốc độ bit tương đối thấp, ví dụ

như 250 kbps. M ột dòng truyền tải M PEG-2 TS, tuy nhiên, có thể có tốc độ bit

tương đối cao, ví dụ như 10 M bps. Dòng sơ cấp ES mà máy thu quan tâm do đó

chiếm dụng chỉ một phần nhỏ (ở ví dụ này là 2.5%) tốc độ bit của dòng MPEG-2

TS tổng. Để giảm công suất tiêu thụ, máy thu mong muốn chỉ giải điều chế và giải

mã trong 2.5% p hần quan tâm của mình. Điều này thực hiện được bằng kỹ thuật cát

lát thời gian (time slicing).

Nguyên lý của cắt lát thời gian là phát dữ liệu MPE của một dòng sơ cấp ES

trong các cụm có tốc độ bit cao tương ứng với một dịch vụ. Trong khoảng thời gian

giữa các cụm (off-time), không có phần MPE nào của dòng ES này được phát [8].

Điều này cho phép máy thu chỉ kích hoạt trong thời gian thu dịch vụ của mình và tắt

nguồn trong thời gian off-time (Hình 3.17).

Máy thu, tuy nhiên, sẽ phải biết khi nào bật nguồn trở lại để thu cụm kế tiếp.

Trong một cụm đặc biệt, thời điểm bắt đầu của cụm kế tiếp của cùng một dòng sơ

cấp ES được báo hiệu qua tham số delta_t trong phần tiêu đề của tất cả các phần của

cụm, nhờ đó sẽ có khả năng chống lỗi truyền dẫn tốt hơn. Trong thời gian off-time,

các cụm từ các dòng sơ cấp ES khác được cắt lát thời gian được phát. Hai tham số

có thể tác động tới việc thiết lập tham số delta_t phù hợp: Tham số thứ nhất là khả

năng bị jitter trên đường truyền dẫn tín hiệu, có thể làm cho cụm bắt đầu chậm hơn

so với dự kiến. Điều này có thể khắc phục bằng cách giảm thời gian delta_t của

cụm, theo khuyến nghị ETSI TR 102 377, jitter cỡ 10 ms là có thể chấp nhận được;

Tham số thứ hai là thời gian đồng bộ của máy thu, đó là thời gian máy thu cần để

bật nguồn, hiệu chỉnh tới tín hiệu phù hợp và bắt đầu thu tín hiệu này. Tham số này

phụ thuộc vào việc thực hiện máy thu, do đó chỉ được hiệu chỉnh bởi chính máy thu.

Tốc độ bit đỉnh của các cụm có thể là tốc độ bit của dòng truyền tải MPEG-2

TS, nhưng cũng có thể có tốc độ thấp hơn được phân bổ cho dòng sơ cấp ES. Nếu

tốc độ thấp hơn tốc độ bit đỉnh, thì các gói của dòng M PEG-2 TS của một cụm đặc

biệt có thể được ghép xen với các gói MPEG-2 TS của các dòng sơ cấp khác.

Nhờ sử dụng báo hiệu tham số delta_t linh hoạt, nên không yêu cầu các cụm

có kích thước cố định hoặc thời gian giữa các cụm là cố định. Do đó, một dòng

video được mã hoá có tốc độ bit thay đổi có thể sử dụng cụm có kích thước thay đổi

và thời gian thay đổi giữa các cụm. Chú ý rằng một cụm có thể có nhiều dịch vụ,

chia sẻ mã nhận dạng chương trình PID, nhưng có thể được phân biệt bởi các địa

chỉ IP khác nhau. Các tham số được sử dụng trong kỹ thuật cắt lát thời gian được

thiết kế dựa trên công suất tiêu thụ và các tham số khác như thời gian truy nhập dịch

vụ và chất lượng tín hiệu. Nhờ sử dụng kỹ thuật cắt lát thời gian nên máy thu đầu

cuối có thể tiết kiệm 90% - 95% công suất tiêu thụ [8, 1, 5].

 Hỗ trợ chuyển giao

Một ưu điểm khác của kỹ thuật cắt lát thời gian là tối ưu hoá sự chuyển giao

giữa các tế bào, tức là khả năng thay đổi tần số và dòng dữ liệu thu cùng nội dung

trong tế bào khác. Điều này đặc biệt quan trọng trong mạng quảng bá DVB-H, trong

đó không có kênh đường lên và không có cách nào cơ sở hạ tầng mạng biết được

người sử dụng đang tiến đến biên giới giữa hai tế bào. Chuyển giao dịch vụ được

yêu cầu trong trường hợp tế bào lân cận cung cấp tín hiệu tốt hơn với cùng nội dung

so với tế bào hiện tại. Để đảm bảo chất lượng dịch vụ, sự chuyển giao phải không

ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng hiển thị trên máy cầm tay di động.

 Khung MPE-FEC

 MPE-FEC

Hình 3.18: Cấu trúc khung MPE-FEC

(1 khung FEC=255 byte x 1024 (M ax) = 255 Kbyte).

Dữ liệu âm thanh và video trong môi trường DVB-H được phân phát sử dụng

IP datacast, nghĩa là dữ liệu được đóng gói với các tiêu đề IP và được phát theo

phương thức như được phát qua mạng Internet. Tuy nhiên, môi trường vô tuyến

thường bị lỗi cao do ảnh hưởng của fading, nhiễu và các hiệu ứng truyền dẫn khác.

Mặc dù kỹ thuật OFDM được sử dụng để khắc phục các ảnh hưởng của fading chọn

lọc theo tần số, dữ liệu yêu cầu cần được bảo vệ tốt hơn bằng cách sử dụng mã sửa

lỗi hướng đi (MPE-FEC). Mã FEC được thực hiện ở lớp vật lý. MPE-FEC là không

bắt buộc đối với DVB-H ở máy phát cũng như ở máy thu. MPE-FEC được thực

hiện theo cách mà máy thu không có module xử lý MPE-FEC vẫn có thể thu và hiển

thị dữ liệu được mang bởi một dòng sơ cấp sử dụng M PE-FEC.

Nguyên lý của MPE-FEC là bổ sung thêm các mã Reed-Solomon (RS) tới

mỗi cụm được cắt lát thời gian. Các bit chẵn lẻ RS được tính toán từ các IP

datagram của cụm. Dữ liệu RS được đóng gói thành các phần MPE-FEC, cũng là

một phần của cụm, và được phát ngay lập tức sau phần MPE cuối cùng của cụm

trong cùng dòng sơ cấp ES; phần MPE-FEC có table_id khác các phần MPE, điều

này cho phép máy thu phân biệt được giữa hai phần này trong dòng ES. Cấu trúc

khung MPE-FEC được mô tả trên Hình 3.18. M ột khung gồm hai phần: Bảng dữ

liệu ứng dụng gồm các datagram và bảng dữ liệu Reed-Solom on với các bit chẵn lẻ.

Dữ liệu được phát cột theo cột và từ trên xuống dưới mỗi cột bắt đầu từ góc trái trên

cùng của khung. Kích thước của một phần tử của các toạ độ duy nhất (hàng, cột) là

1 byte. Khung có thể có 256, 512, 768 hoặc 1024 hàng.

Trong bảng dữ liệu ứng dụng, các datagram được sắp xếp cột theo cột trong

khung. Nếu kích thước của một datagram lớn hơn kích thước của một cột thì

datagram được tiếp tục ở cột tiếp theo, ví dụ như datagram 1 và datagram 2 ở Hình

3.18. Độ dài của bảng dữ liệu ứng dụng là 191 cột, nếu có ít dữ liệu hơn tổng dung

lượng của bảng, thì các vị trí byte còn lại được đệm bằng các byte zero sau

datagram IP cuối cùng.

Độ dài của bảng dữ liệu RS là 64 cột. Trên mỗi hàng 64 byte chẵn lẻ của

bảng dữ liệu RS được tính toán từ 191 byte IP datagram (và các byte đệm, nếu có) ở

cùng hàng, sử dụng mã Reed-Solomon RS (255, 191); nhờ đó tạo ra ghép xen thời

gian lớn, vì tất cả các byte dữ liệu RS được tính toán từ các IP datagram được phân

bố qua tất cả các cụm. Một đặc tính lựa chọn của MPE-FEC là puncturing, nghĩa là

một số cột RS cuối cùng không thực sự được phát, do đó làm giảm phần mào đầu

 Truyền dẫn dữ liệu MPE-FEC

của dữ liệu RS tạo ra bởi các cột đệm.

Mỗi IP datagram được phát trong một p hần MPE và mỗi cột của bảng dữ liệu

RS được phát trong một phần MPE-FEC. Tất cả các tiêu đề của các phần MPE và

MPE-FEC bao gồm trường các tham số thời gian thực có kích thước 4 byte, trong

đó có 12 bit địa chỉ khởi đầu chỉ thị số byte (được đếm từ điểm khởi đầu của bảng)

của vị trí khởi đầu của IP datagram hoặc của cột dữ liệu RS tương ứng, 18 bit tham

số delta_t và các cờ độ dài 1 bit để thông báo điểm cuối của bảng và cuối của

khung. Các phần tiêu đề của các phần M PE-FEC cũng mang thông tin về số các cột

đệm trong bảng dữ liệu ứng dụng, vì thông tin này phải được biết trước khi thực

 Giải mã ở m áy thu

hiện giải mã RS.

Một trong những chiến lược giải mã ở máy thu như sau [8]:

Máy thu kiểm tra CRC-32 của tất cả các phần thu được của dòng sơ cấp ES

được chọn. Kiểm tra CRC-32 cho phép phát hiện ra các phần lỗi, các phần lỗi này

có thể bị loại bỏ bởi máy thu. Bằng cách này, chỉ có các phần chính xác được đưa

tới giải mã MPE-FEC. Mỗi IP datagram hoặc cột dữ liệu RS thu được chính xác

được đặt ở vị trí chính xác trong khung MPE-FEC nhờ sử dụng thông tin của địa chỉ

khởi đầu của mỗi phần. Nếu có lỗi truyền dẫn, sẽ có một số khoảng trống còn lại

trong khung MPE-FEC, tương ứng với các phần bị tổn thất. Máy thu sẽ coi tất cả

các byte thu được chính xác là tin cậy và các vị trí byte khác là không tin cậy. Do

đó máy thu có thể thực hiện chiến lược giải mã dựa trên-việc tẩy (erasure-based

decoding) của mã RS(255, 191), cho phép sửa hai lần số byte lỗi, trong trường hợp

đang xét là 64 byte trên mỗi hàng. Giả sử một IP datagram tương ứng với một cột

thì khả năng sửa lỗi là 64 cột bị tổn thất trên mỗi khung.

3.2.4 Các mạng truyền dẫn DVB-H

3.2.4.1 Hệ thống DVB-H sử dụng IP datacasting

Hình 3.19 mô tả một hệ thống IPDC (IP Datacast) bao gồm các thành phần

khác nhau của hệ thống. Hệ thống dịch vụ được sử dụng để cung cấp các dòng IP

khác nhau (ví dụ như các dòng video) tới mạng. Các dòng IP này được phân phối

qua mạng multicast intranet tới các bộ đóng gói IP, đầu ra các bộ đóng gói này là

các dòng truyền tải DVB-H sử dụng kỹ thuật cắt lát thời gian và mã sửa lỗi MPE-

FEC. Các dòng truyền tải TS này sau đó được phân phối tới các máy phát DVB-T/H

của mạng quảng bá. Hệ thống IPDC có thể gồm các chức năng khác như tương tác

với các mạng GPRS hay UMTS.

Hình 3.19: Hệ thống IPDC điển hình.

3.2.4.2 Các cấu hình mạng DVB-H

Tiêu chuẩn DVB-H được thiết kế để cho phép các hệ thống quảng bá video

hoạt động một cách linh hoạt với nhiều cấu hình tương thích với các mạng truyền

hình số hiện tại hoặc có thể được lắp đặt mới. DVB-H có ba cấu hình hoạt động

được mô tả dưới đây.

 Mạng DVB-H chia sẻ (chia sẻ bộ ghép kênh MPEG-2)

Mạng DVB-H chia sẻ được mô tả ở Hình 3.20. Đó là một mạng gồm các

máy phát DVB-T phục vụ cả các thiết bị đầu cuối DVB-H và thiết bị đầu cuối

DVB-T. Mạng DVB-T hiện tại phải được thiết kế đảm bảo sự thu được tín hiệu

trong nhà, do đó DVB-T có thể cung cấp cường độ tín hiệu đủ lớn cho các máy cầm

tay di động trong một vùng phục vụ nào đó. Sự thay đổi được yêu cầu ở máy phát

chỉ là bổ sung các bit báo hiệu DVB-H và các bit mô tả tế bào (Cell ID) vào thông

tin TPS của máy phát.

Hình 3.20: DVB-H chia sẻ bộ ghép kênh với DVB-T.

Trong mạng DVB-H chia sẻ, các kênh M obile TV sau khi được đóng gói bởi

bộ đóng gói IP (IPE) (MPE của dữ liệu IP, cắt lát thời gian và mã sửa lỗi M PE-FEC

được thực hiện) sẽ chia sẻ bộ ghép kênh DVB-T với các chương trình truyền hình

mặt đất khác. Các chương trình truyền hình mặt đất được mã hoá M PEG-2, trong

khi đó các chương trình truyền hình di động được mã hoá MPEG-4 và đưa tới bộ

IPE. Bộ ghép kênh sẽ kết hợp các chương trình này thành một dòng phát đơn và

dòng tín hiệu này được phát sau khi thực hiện điều chế.

 Mạng phân cấp DVB-H (chia sẻ với DVB-T bằng phân cấp)

Hình 3.21: Hệ thống truyền dẫn Mobile TV sử dụng DVB-H.

Với DVB-H, các dịch vụ truyền hình và âm thanh được mã hoá bởi các bộ

mã hoá khác nhau. Các bộ mã hoá được kết nối qua một chuyển mạch IP tới bộ

đóng gói IP (IPE). IPE kết hợp tất cả các dịch vụ âm thanh và video cùng với phần

mô tả dịch vụ như hướng dẫn dịch vụ điện tử (EPG), các tín hiệu thông tin dịch vụ

(SI) thành các khung IP. IPE sau đó biến đổi các dòng IP thành dòng truyền tải

DVB-H sử dụng đóng gói đa giao thức (MPE), thực hiện kỹ thuật cắt lát thời gian

và sử dụng mã sửa lỗi MPE-FEC khi cần thiết. Đầu ra của IPE sau đó được điều chế

bởi bộ điều chế COFDM với các sóng mang 4K hoặc 8K. Tiêu chuẩn DVB-T cung

cấp chế độ 2K và 8K khi điều chế COFDM. Ở mạng phân cấp, bộ điều chế được

phân cấp với hai dòng truyền tải DVB-H và DVB-T, đầu ra của bộ điều chế là giống

nhau. Tín hiệu DVB-T được điều chế như là dòng truyền tải có mức ưu tiên thấp và

tín hiệu DVB-H được điều chế như là dòng truyền tải có mức ưu tiên cao. Ở mức

ưu tiên cao, các sơ đồ điều chế có khả năng chống lỗi tốt hơn sẽ được sử dụng, ví dụ

 Mạng DVB-H dành riêng

như QPSK; còn ở mức ưu tiên thấp, sơ đồ điều chế như 16QAM sẽ được sử dụng.

Mạng DVB-H dành riêng được thiết kế bởi các nhà khai thác mới chưa có cơ

sở hạ tầng mạng quảng bá số mặt đất. Mạng DVB-H dành riêng được mô tả ở Hình

3.22.

Hình 3.22: Mạng DVB-H dành riêng.

Mạng gồm một số vùng mạng đơn tần (SFN), mỗi vùng SFN được phân bổ

tần số riêng. Kích thước cực đại của một vùng SFN phụ thuộc vào kích thước FFT,

khoảng bảo vệ và tính chất địa lý của vùng trong mạng, bán kính điển hình có thể là

vài chục km. Mỗi vùng SFN có một số máy phát được đồng bộ-GPS được hỗ trợ

bởi một số bộ lặp để phủ sóng tới các khu vực nhỏ hơn. Bởi vì cường độ trường tín

hiệu yêu cầu trong mạng DVB-H là tương đối cao và công suất nhiễu tổng cộng

được cho phép bị giới hạn, vì vậy số lượng máy phát chính được đồng bộ nên nhiều

và công suất máy phát, độ cao anten nên thấp hơn so với ở mạng DVB-T truyền

thống. Mạng này được gọi là mạng SFN dày đặc. Chi phí thiết kế mạng DVB-H

dành riêng sẽ cao hơn so với việc chia sẻ với mạng DVB-T truyền thống, nhưng số

dịch vụ trong một bộ ghép kênh sẽ nhiều hơn khoảng 10 lần so với ở mạng DVB-T

[8].

3.2.4.3 Các mạng máy phát DVB-H

Tiêu chuẩn ETSI 102 377 cung cấp phần máy thu tham chiếu, có thể tham

khảo để thực hiện thiết kế hệ thống DVB-H. Tuỳ thuộc vào yêu cầu của vùng phủ

sóng, các hệ thống DVB-H có thể được thiết kế với các mạng đơn tần hoặc với các

 Tế bào DVB-H

mạng đa tần.

Một thị trấn nhỏ có thể được phủ sóng bằng một tế bào DVB-H gồm một máy

phát và 10-20 bộ lặp [1]. Các bộ lặp được yêu cầu để phủ sóng các vùng bóng dâm

do địa hình địa lý. Một bộ lặp là một máy phát nhỏ với anten có độ tăng ích cao để

thu các tín hiệu từ máy phát chính. Do các yêu cầu của mạng đơn tần (SFN), cấu

hình trên không thể mở rộng ra ngoài một khoảng xác định, vì trễ thời gian thu tín

hiệu từ máy phát chính sẽ dẫn tới tín hiệu được phát lại từ bộ lặp bị lệch pha so với

máy phát chính.

Số lượng bộ lặp trong một tế bào DVB-H được quyết định bởi công suất của

máy phát chính cũng như độ cao tháp anten. Tháp anten rất cao sẽ giảm các vùng

 Các m ạng đơn tần

bóng dâm và số lượng bộ lặp cần thiết trong một khu vực địa lý nhất định.

Hình 3.23: Các mạng đơn tần DVB-H.

Các khu vực lớn như các thành phố có bán kính khoảng 50 km có thể được

phủ sóng bằng cách sử dụng một mạng đơn tần SFN [1]. Mạng SFN gồm một số tế

bào DVB-H, mỗi tế bào có một máy phát và một số bộ lặp (Hình 3.23). Các máy

phát thu tín hiệu ở dạng dòng truyền tải MPEG-2 từ IPE. Một mạng IP được sử

dụng để phân phối tín hiệu tới tất cả máy phát trong một khu vực xác định. Tất cả

máy phát do đó thu cùng tín hiệu được đồng bộ thời gian bằng đồng hồ dựa trên

GPS. Ở mỗi máy phát, bộ điều chế COFDM đồng bộ tín hiệu sử dụng tham chiếu

thời gian GPS để tất cả máy phát phát tín hiệu được đồng bộ thời gian mặc dù vị trí

địa lý của chúng là khác nhau. Số lượng bộ lặp được sử dụng với mỗi máy phát có

 Các m ạng đa tần

thể tăng để đảm bảo thu được tín hiệu ở trong nhà.

Khi kích thước vùng phủ sóng lớn (ví dụ như toàn bộ vùng có bán kính vài

trăm km) thì việc phát nguồn tín hiệu từ một IPE đơn lẻ trở nên không thực tế do

các trễ thời gian trong việc phân phát tín hiệu tới tất cả máy phát. Trong trường hợp

này, các máy phát nằm ngoài một khoảng cách nào đó sẽ sử dụng các tần số khác

nhau. Dựa trên cấu hình vùng địa lý, 5 hoặc 6 khe tần số là cần thiết để p hủ sóng

toàn vùng. Trong các trường hợp như vậy, thường phân phối tín hiệu sử dụng vệ

tinh để hàng trăm máy phát có thể được phủ sóng, bao gồm cả các khu vực ở xa.

3.2.5 Thiết bị đầu cuối DVB-H

Hình 3.24: Thiết bị đầu cuối DVB-H.

 Thiết bị đầu cuối DVB-H bao gồm các chức năng sau đây [8]:

- Máy thu DVB-H (gồm một bộ giải điều chế DVB-T, một module cắt lát

thời gian và một module M PE-FEC lựa chọn). Bộ giải điều chế DVB-T khôi phục

các gói M PEG-2 TS từ tín hiệu vô tuyến DVB-T. Bộ giải điều chế cung cấp ba chế

độ truyền dẫn tương ứng: 8K, 4K, và 2K với tín hiệu tương ứng. Module cắt lát thời

gian điều khiển máy thu để giải mã dịch vụ mong muốn và tắt nguồn trong khoảng

thời gian của dịch vụ khác. Module cắt lát thời gian giảm công suất tiêu thụ của

máy thu và cho phép chuyển giao tần số giữa các tế bào. Module MPE-FEC cung

cấp thêm khả năng sửa lỗi, ngoài khả năng sửa lỗi ở lớp vật lý, cho phép máy thu có

thể thu được tín hiệu trong các điều kiện khó khăn.

- Bản thân thiết bị đầu cuối DVB-H: Máy cầm tay đầu cuối giải mã/ sử dụng

các dịch vụ dựa trên IP. Chú ý rằng chế độ 4K và các bộ ghép xen theo độ sâu là

không khả dụng trong trường hợp bộ ghép kênh được chia sẻ giữa các dịch vụ dành

cho các máy thu DVB-T cố định và các dịch vụ dành cho các thiết bị DVB-H.

3.3 Mobile TV sử dụng công nghệ DMB

3.3.1 Giới thiệu chung

Công nghệ quảng bá đa phương tiện số (DMB) là sự mở rộng của công nghệ

quảng bá âm thanh số (DAB). Hệ thống DA B được sử dụng ở khoảng 35 nước trên

thế giới để phát quảng bá tín hiệu âm thanh số, bao gồm: Canada, Úc, Nam Phi,

Châu Âu, Châu Á gồm cả Trung Quốc. Tín hiệu quảng bá số DA B có thể thu được

bởi nhiều máy thu di chuyển hay máy thu cố định. DA B được phát triển bởi dự án

thứ 147 của EUREKA nên được gọi là hệ thống EUREKA -147. Hệ thống

EUREKA -147 được sử dụng để phát quảng bá tín hiệu âm thanh số mặt đất và qua

vệ tinh, hệ thống này sử dụng bộ ghép kênh số thực hiện ghép kênh theo chương

trình để truyền tải một số chương trình ở các tốc độ bit khác nhau.

Hình 3.25: Hệ thống DAB EUREKA-147.

Các băng thông ở sơ đồ DAB được phân bổ cho các kênh âm thanh là tương

đối rộng, ví dụ như 256 kbps cho dịch vụ M USICAM (MPEG-1,2, lớp 2) [1]. Do đó

DAB có thể truyền tải được các kênh đa phương tiện (âm thanh và video) với mã

hoá hiệu quả cao như MPEG-4 hoặc H.264 cho video, và AA C-HE hoặc AAC+ cho

âm thanh.

3.3.2 Kiến trúc hệ thống DMB

DMB sử dụng lớp vật lý, các giao diện vô tuyến và cấu trúc ghép kênh của

DAB để truyền tải các dòng M PEG-2 TS [1]. Hình 3.26 mô tả kiến trúc hệ thống

DMB được mở rộng từ hệ thống DA B EUREKA-147.

Hình 3.26: Hệ thống DMB.

DMB sử dụng công nghệ truyền dẫn DA B với một số sự mở rộng như thêm

vào các sơ đồ mã hoá nguồn cho các nội dung âm thanh và video, sử dụng các

phương pháp hiệu quả để khắc phục các ảnh hưởng của môi trường vô tuyến di

động, cho phép thu các chương trình truyền hình di động với chất lượng cao thậm

chí khi người sử dụng di chuyển ở tốc độ lên tới 200 km/h [1]. DAB/DMB sử dụng

các kênh tần số có băng thông 1.536 MHz và tốc độ dữ liệu từ 1 đến 1.5 Mbps để

truyền dẫn các kênh truyền hình di động và dữ liệu khác. DM B hỗ trợ một số chế độ

truyền dẫn để tương thích với hiện tượng truyền dẫn đặc biệt các tín hiệu âm thanh

trong các dải tần số khác nhau, các hệ thống DMB do đó có thể hoạt động rất linh

hoạt trong dải tần giữa 30 MHz và 3 GHz. Truyền dẫn DMB có thể được thực hiện

trên các mạng mặt đất (T-DMB) hoặc phát qua vệ tinh (S-DM B). Các băng tần

truyền dẫn là: 174-240 MHz (băng III) và 1452-1492 MHz (băng L) đối với T-

DMB; 2605-2655 MHz (băng S) đối với S-DMB.

T-DM B được thực hiện bằng mạng có nhiều máy phát, hoạt động như là

mạng đơn tần (SFN) hoặc mạng đa tần (MFN). Ở mạng SFN, tất cả máy phát sử

dụng các kênh có tần số giống nhau, để tránh nhiễu đồng kênh ở máy thu, tất cả

máy phát phải phát đồng thời cùng dòng dữ liệu và do đó phải được đồng bộ với

nhau. Hầu hết các mạng SFN trong DMB chiếm dụng các kênh tần số ở băng III,

mỗi máy phát có thể phủ sóng một vùng có bán kính lên tới 100 km. Ở mạng MFN,

các máy phát sử dụng các kênh có tần số khác nhau, vùng phủ sóng của một máy

phát MFN không lớn hơn 25 km, do đó MFN có chi phí triển khai và vận hành cao

hơn so với SFN. Ngoài ra, MFN cũng yêu cầu máy thu phải thực hiện chuyển giao

khi máy thu di chuyển qua biên giới giữa hai vùng phủ sóng lân cận được phục vụ

bởi các máy phát khác nhau.

Một vệ tinh S-DMB phục vụ một vùng phủ sóng có bán kính hàng trăm km

và được đặt ở quỹ đạo địa tĩnh. Thiết bị đầu cuối có thể thu tín hiệu trực tiếp từ vệ

tinh hoặc từ mạng các bộ lặp. Các bộ lặp được sử dụng trong các khu vực mà tín

hiệu thu từ vệ tinh yếu như trong các toà nhà hoặc gần các toà nhà lớn. S-DMB

cũng hỗ trợ các mạng 3G như UM TS. Thiết bị đầu cuối 3G có thể thu tín hiệu trực

tiếp từ vệ tinh hoặc từ các trạm gốc của mạng UMTS mặt đất.

3.3.3 Kiến trúc phân lớp của DMB

Giao thức quảng bá được hỗ trợ bởi DA B/DMB được mô tả ở Hình 3.27.

DMB cung cấp các dịch vụ video, âm thanh và dữ liệu. Đối với dịch vụ video, hệ

thống DA B EUREKA-147/DMB hỗ trợ công nghệ MPEG-2 và MPEG-4. Đối với

dịch vụ dữ liệu, hệ thống DAB/DMB hỗ trợ một dải các giao thức truyền tải bao

gồm: truyền tải đối tượng đa phương tiện (M OT), đường hầm IP và kênh dữ liệu

trong suốt (TDC). Trên các giao thức này, hệ thống DAB/DMB có thể truyền tải

thông tin dữ liệu khác nhau như dữ liệu kết hợp chương trình (PA D) và dữ liệu kết

hợp không chương trình (NPAD).

Hình 3.27: Kiến trúc phân lớp của DMB.

3.3.3.1 Dịch vụ video DMB

Dịch vụ video DMB cho phép phát quảng bá số các chương trình truyền hình

di động tới thiết bị đầu cuối di động qua mạng DA B. Hình 3.28 mô tả các chức

năng quan trọng của dịch vụ video, đó là: mã hoá nguồn nhằm nén video, âm thanh

và dữ liệu phụ; chức năng đồng bộ và kết hợp các dòng dữ liệu khác nhau.

Hình 3.28: Các chức năng chính của dịch vụ video DMB.

Bởi vì băng thông của kênh được cung cấp bởi DM B bị hạn chế (cực đại là

1.5 M bps), nên phương pháp mã hoá nguồn phải hết sức hiệu quả, hơn nữa thuật

toán nén và mã hoá không được quá phức tạp, cho phép máy thu có thể giải mã với

sự tiêu thụ công suất thấp và chi phí phần cứng thiết bị đầu cuối di động không quá

đắt.

3.3.3.2 Dịch vụ âm thanh DAB

Mục tiêu của các dịch vụ âm thanh DAB là phân phối các chương trình radio

số thay thế cho các chương trình radio VHF tương tự. Sử dụng kỹ thuật số có khả

năng khắc phục và sửa được các lỗi truyền dẫn, do đó làm tăng chất lượng tín hiệu.

DAB được thiết kế để phân phối nội dung âm thanh ở chất lượng CD bằng cách sử

dụng sơ đồ mã hoá nguồn MUSICAM (MPEG-1, 2 lớp 2). Tốc độ dữ liệu yêu cầu

phụ thuộc vào chất lượng âm thanh mong muốn, có thể thay đổi từ 8-384 kbps.

Dich vụ âm thanh DAB hỗ trợ truyền dẫn các chương trình radio ở chế độ mono và

stereo. Ngoài ra, dịch vụ DAB cũng cho phép phát các bản tin ngắn mang thông tin

dữ liệu kết hợp chương trình (PAD). Các bản tin này được phát song song với

chương trình radio và được hiển thị ở thiết bị đầu cuối, ví dụ để thông báo cho

người nghe về tiêu đề chương trình, tên album và nghệ sĩ đang biểu diễn bài hát...,

hoặc để thông báo thông tin tắc nghẽn giao thông... Truyền dẫn các bản tin PAD và

thời điểm biểu diễn chúng trên thiết bị đầu cuối có thể được đồng bộ với dòng âm

thanh của các bản tin đó.

3.3.3.3 Dịch vụ dữ liệu

DMB có thể phát một dải rộng các dịch vụ dữ liệu hơn PAD. Dịch vụ dữ liệu

truyền tải các gói dữ liệu có kích thước cố định. Không giống như PAD , dữ liệu

được phát độc lập với các dòng video và âm thanh, nên được gọi là dữ liệu kết hợp

không chương trình (NPAD). Các ứng dụng quan trọng nhất của dịch vụ dữ liệu

được sử dụng là truyền tải đối tượng đa phương tiện (MOT) và đường hầm IP.

MOT cho phép truyền tải theo chu kỳ các đối tượng được yêu cầu thường

xuyên, ví dụ như các trang web, hình ảnh hoặc các chuỗi video, âm thanh. Các đối

tượng lớn được tách thành các segment nhỏ hơn, các segment này được truyền tải

độc lập. Truyền dẫn các segment được lặp lại định kỳ theo một mẫu xác định, được

gọi là carousel. Các máy thu chỉ cần đợi cho tới khi các segment của nội dung

mong muốn được phát quảng bá trên carousel và thu các segment này. Nếu một

segment nào đó bị lỗi không thể sửa được thì máy thu có thể đợi chu kỳ truyền dẫn

tiếp theo để thu được dữ liệu chính xác.

Đường hầm IP còn gọi là IP-DAB là phương thức p hát quảng bá các gói IP

qua mạng DAB/DM B. Đường hầm IP đóng gói các gói dữ liệu IP thành các gói của

dịch vụ dữ liệu, truyền tải các gói này qua mạng DAB/DMB. Bằng cách này, các

ứng dụng TCP/IP như các trình duyệt Web, giao thức truyền tải file (FTP), và

SMTP (e-mail) có thể được sử dụng trên lớp liên kết dữ liệu DA B/DMB (Hình

3.29). Vì các gói dữ liệu IP có thể có kích thước lớn hơn đáng kể so với kích thước

cho phép cực đại của gói DAB/DMB, nên gói IP được tách thành các gói có kích

thước nhỏ hơn và truyền dẫn trong các gói DAB/DMB một cách tuần tự. Đường

hầm IP do đó có thể được sử dụng để phân phối nhanh và hiệu quả nội dung

Internet qua giao diện vô tuyến.

Hình 3.29: Giá giao thức đường hầm IP.

Hình 3.29 mô tả giá giao thức đường hầm IP. Các ứng dụng không quan tâm

tới lớp truyền tải phía dưới, mà chỉ sử dụng các gói TCP/UDP mà các ứng dụng này

thu được. Giống như M OT, đường hầm IP là truyền tải đơn hướng. Do đó, để đảm

bảo thu được chính xác các gói thì các gói ở lớp liên kết dữ liệu được phát nhiều

lần. Nếu một gói chính xác được thu thì gói này sẽ được chuyển tới lớp IP.

3.3.3.4 Dịch vụ tương tác

Hình 3.30: Kết hợp các mạng DMB và GSM/UMTS

để cung cấp các dịch vụ truyền hình tương tác.

Sự kết hợp DMB với các mạng di động tế bào như GSM hoặc UMTS cho

phép phân phối các chương trình truyền hình tương tác tới người sử dụng (Hình

3.30). Dịch vụ dữ liệu (như dịch vụ bản tin ngắn SMS được cung cấp bởi mạng

GSM) của mạng di động có thể được sử dụng như là kênh phản hồi thực hiện giao

dịch của người sử dụng tới nhà cung cấp nội dung truyền hình tương tác. Các dịch

vụ phổ biến nhất được cung cấp bởi các nhà cung cấp nội dung là hướng dẫn

chương trình điện tử, tin tức, dự báo thời tiết, thông tin lưu lượng giao thông... Tuy

nhiên, các giao thức cần thiết cho dịch vụ truyền hình tương tác không được đặc tả

cố định trong các tiêu chuẩn DMB, mà hầu hết đều là các giải pháp riêng.

3.3.4 Mã hoá kênh và ghép kênh

Các dòng dữ liệu từ các dịch vụ khác nhau được mã hoá kênh để chống lại

các tác động của nhiễu trên kênh, sau đó các dòng dữ liệu đã được mã hoá của các

dịch vụ khác nhau được ghép kênh thành một dòng truyền tải chung trước khi

truyền dẫn. Hình 3.31 mô tả quá trình mã hoá kênh và ghép kênh của DAB/DMB.

Hình 3.31: Mã hoá kênh và ghép kênh DAB/DMB.

Quá trình mã hoá kênh và ghép kênh các dịch vụ DA B/DM B được mô tả như

sau:

3.3.4.1 Mã hoá kênh và ghép xen theo thời gian

 Mã hoá xoắn (1):

Các dòng dữ liệu của tất cả dịch vụ được mã hoá xoắn. Mã hoá xoắn thực

hiện ánh xạ n bit đầu vào thành m bit đầu ra (m>n). Các bit đầu ra được tạo thành

bằng cách tính tích chập các đầu ra của các thanh ghi dịch phản hồi tuyến tính theo

một cách nào đó. M áy thu sử dụng thuật toán Viterbi để giải mã dòng dữ liệu vào.

Tỷ lệ giữa số bit đầu vào và số bit đầu ra bộ mã hoá được gọi là tỷ lệ mã (R=n/m).

Tỷ lệ mã càng thấp thì khả năng sửa lỗi càng cao, nhưng khi đó tốc độ dữ liệu của

kênh lại thấp. Do đó, các tiêu chuẩn DA B/DMB sử dụng một tỷ lệ mã phù hợp với

mức độ nhiễu của môi trường truyền dẫn.

 Ghép xen theo thời gian (2):

Bộ giải mã Viterbi rất hiệu quả trong việc phát hiện và sửa các lỗi bit đơn.

Tuy nhiên, môi trường truyền dẫn vô tuyến thường xuyên chịu ảnh hưởng của lỗi

cụm (lỗi chùm), tức là có nhiều bit liên tiếp bị lỗi. Do đó, hệ thống DAB/DMB thực

hiện ghép xen theo thời gian để phân tán lỗi. Dòng dữ liệu được chia thành các từ

mã có độ dài cố định, các bit liên tiếp của một từ mã được hoán đổi với các bit của

các từ mã đứng trước và từ mã đứng sau theo một thuật toán nào đó. Ở máy thu, dãy

bit ban đầu được khôi phục nhờ quá trình giải ghép xen. Nhờ sử dụng ghép xen theo

thời gian các cụm lỗi được phân tán qua các từ mã, tức là lỗi cụm được chia thành

các lỗi bit đơn có thể sửa được bằng bộ giải mã Viterbi.

Nhược điểm của ghép xen theo thời gian là gây ra trễ ở máy thu, vì máy thu

phải đợi tới khi thu được tất cả các bit cần thiết để thực hiện giải ghép xen nhằm

khôi phục lại dãy dữ liệu ban đầu. Trễ này có thể lên tới hàng trăm ms, mặc dù trễ

này không là vấn đề với hầu hết các dịch vụ DA B/DM B, nhưng trễ này là quá lớn

đối với việc truyền dẫn thông tin điều khiển nhạy cảm về thời gian hay một số dịch

vụ dữ liệu khác. Do đó, dữ liệu nhạy cảm với thời gian được truyền tải trên kênh

thông tin nhanh (FIC) không sử dụng ghép xen theo thời gian. Kênh này sử dụng sơ

đồ mã xoắn có khả năng chống lỗi tốt hơn các kênh khác.

 Mã hoá khối (4):

Các dòng dữ liệu của dịch vụ DM B video sử dụng thêm mã hoá khối (mã

ngoài) trước khi mã hoá xoắn ở máy phát và giải mã khối sau khi giải mã xoắn ở

máy thu để tăng khả năng chống lỗi trên kênh nhằm phục vụ người sử dụng di

chuyển ở tốc độ cao có thể lên tới 200 km/h với chất lượng chấp nhận được. Cụ thể:

dòng dữ liệu video MPEG-2 được chia thành các khối có độ dài 187 byte. Đối với

mỗi khối, một mã Reed-Solomon được tạo ra và được gán kèm khối tương ứng như

là một từ mã chẵn lẻ có độ dài 16 byte. Phương pháp này cho phép sửa được tới 8

byte bị lỗi trên một khối. Các khối liên tiếp và các từ mã chẵn lẻ kết hợp sau đó

được ghép xen theo thời gian để phân tán lỗi cụm.

3.3.4.2 Ghép kênh

Các dòng dữ liệu được ghép xen theo thời gian của các dịch vụ được kết hợp

thành dòng truyền tải chung nhờ quá trình ghép kênh. Ghép kênh được tổ chức

thành cấu trúc khung như được mô tả ở Hình 3.32. Một khung truyền dẫn được chia

thành ba trường để truyền tải dữ liệu là: kênh đồng bộ (SC), kênh thông tin nhanh

(FIC) và kênh dịch vụ chính (MSC).

- Kênh đồng bộ SC: Kênh này truyền tải mẫu bit đã được cố định, tiêu chuẩn

để đánh dấu sự khởi đầu của khung, được sử dụng bởi máy thu để thực hiện đồng

bộ với máy phát.

- Kênh thông tin nhanh FIC: Kênh này chủ yếu truyền tải thông tin cấu hình

ghép kênh (MCI), chỉ thị cấu trúc và tổ chức của bộ ghép kênh. Vì các thông tin này

là thông tin nhạy cảm với thời gian nên không được ghép xen theo thời gian.

- Kênh dịch vụ chính MSC: Kênh này truyền tải dữ liệu người sử dụng từ

các dịch vụ DAB/DMB khác nhau và được chia thành các kênh con. Mỗi kênh con

chỉ truyền tải một dòng dữ liệu của một dịch vụ nào đó (ví dụ như dịch vụ âm thanh

DAB hoặc dịch vụ DM B video), tức là nhiều dòng dữ liệu thuộc về cùng một dịch

vụ hoặc các dịch vụ khác nhau không được cho phép truyền tải trên cùng kênh con.

Kích thước các trường có thể thay đổi phụ thuộc vào tốc độ dữ liệu được yêu cầu

bởi dịch vụ tương ứng. Máy thu có thể nhận được mối liên hệ giữa các dịch vụ và

các kênh con kết hợp từ thông tin cấu hình ghép kênh MCI.

Khung truyền dẫn

Ghép xen theo thời gian

Không ghép xen thời gian

Kênh dịch vụ chính (MSC)

Kênh đồng bộ

Kênh thông tin nhanh (FIC)

Kênh con 2

Kênh con 3

Kênh con 4

Kênh con 5

Kênh con 6

Kênh con 7

Kênh con 8

Kênh con 1

Video Audio

Video

Audio

Video

Audio

Video

Audio

Chương trình Mobile TV 2

Chương trình Mobile TV 4

Chương trình Mobile TV 1

Chương trình Mobile TV 3

Hình 3.32: Cấu trúc khung truyền dẫn DAB/DMB.

Toàn bộ quá trình ghép kênh được điều khiển bởi bộ điều khiển ghép kênh

(bước (6) ở Hình 3.31). Trước tiên, các dòng dữ liệu độc lập được kết hợp ở bộ

ghép kênh M SC (7). Sau đó bộ ghép kênh MSC thực hiện ghép kênh dữ liệu kênh

thông tin nhanh FIC với kênh dữ liệu chính MSC. Thông tin của bộ điều khiển ghép

kênh cũng được mã hoá xoắn một cách độc lập với mỗi dòng dữ liệu để chọn một

tốc độ mã p hù hợp.

Vị trí của một kênh con trong khung truyền dẫn được thông báo tới máy thu

bằng thông tin cấu hình ghép kênh M CI. Do đó, máy thu chỉ cần thu và giải mã các

kênh con mà nó quan tâm và không kích hoạt trong thời gian thu các kênh con khác,

điều này làm giảm công suất tiêu thụ của máy thu (tức là máy thu sử dụng kỹ thuật

cắt lát thời gian nhằm tiết kiệm pin). Ví dụ như khung truyền dẫn gồm bốn kênh

truyền hình di động, mà người sử dụng chỉ quan tâm tới một kênh nào đó, thì máy

thu chỉ kích hoạt trong thời điểm thu kênh truyền hình đó và không kích hoạt trong

3/4 thời gian còn lại.

3.3.5 Điều chế và các chế độ truyền dẫn

3.3.5.1 Các chế độ truyền dẫn của DMB

Như đã nghiên cứu ở trên, kênh vô tuyến DAB/DM B có băng thông 1.536

MHz và đạt được tốc độ dữ liệu từ 1-1.5 Mbps, tuỳ thuộc vào các tỷ lệ mã xoắn

được sử dụng cho các dòng dữ liệu khác nhau, bán kính phủ sóng của một máy phát

DAB/DM B đơn có thể lên tới 100 km. Vấn đề chủ yếu khi phát dữ liệu tốc độ cao

qua khoảng cách lớn là tín hiệu dễ bị tác động của nhiễu. Các ảnh hưởng quan trọng

khi truyền dẫn tín hiệu trong môi trường vô tuyến di động gồm [2]: hiệu ứng đa

đường, tổn hao, tạp âm, bóng dâm gây bởi các toà nhà, và dịch tần Doppler khi máy

thu chuyển động. M ột trong những nguyên nhân quan trọng gây ra lỗi truyền dẫn

đối với DAB/DMB là hiện tượng xuyên nhiễu giữa các ký hiệu (ISI). Để khắc phục

ảnh hưởng của ISI và sử dụng hiệu quả băng tần, các hệ thống DMB sử dụng kỹ

thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM ). Một kênh có băng thông

1.536 MHz được chia thành N sóng mang con trực giao với nhau, mỗi sóng mang

con sẽ truyền tải dữ liệu độc lập nhau.

Hình 3.33: Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM)

sử dụng trong hệ thống DMB.

Hệ thống DMB cung cấp bốn chế độ truyền dẫn, khác nhau về số sóng mang

con trong kênh có băng thông 1.536 MHz, về khoảng thời gian tồn tại của ký hiệu

và độ dài khung truyền dẫn. Việc lựa chọn sử dụng chế độ nào phụ thuộc vào loại

truyền dẫn (mặt đất hay vệ tinh), dải tần số được phân bổ và loại hình khu vực phủ

sóng (vùng nông thông, ngoại ô hay thành phố). Nếu truyền dẫn mặt đất T-DM B

được sử dụng, thì cần phân biệt giữa các mạng đơn tần SFN và các mạng đa tần

MFN. Bảng 3.3 mô tả các tham số tương ứng với bốn chế độ truyền dẫn.

Bảng 3.3. Các tham số của các chế độ truyền dẫn DMB

Chế độ I Chế độ II Chế độ III Chế độ IV

Mạng SFN M FN Cáp hoặc Mặt đất hoặc vệ

vệ tinh tinh

Dải tần số 174-216 1452-1467 < 3GHz T: 1452-1467

MHz MHz MHz

S: 1467-1492

MHz

48 km Khoảng cách 96 km 24 km 12 km

768 Số sóng mang 1536 384 192

con

Khoảng cách 1 kHz 4 kHz 8 kHz 2 kHz

giữa các sóng

mang con

Thời gian 1 ms 250 µs 125 µs 500 µs

symbol

Thời gian 246 µs 62 µs 31 µs 123 µs

khoảng bảo

vệ

Số bit/ 3072 768 384 1536

symbol

OFDM

Thời gian tồn 96 ms 24 ms 24 ms 48 ms

tại khung

Các chế độ có số sóng mang con nhiều và độ dài ký hiệu lớn được lựa chọn

cho các mạng bao gồm các máy phát DA B/DM B có khoảng cách phủ sóng lớn, vì

trong các mạng này tín hiệu có trải trễ lớn và bị ISI lớn. Các chế độ này đặc biệt phù

hợp với các mạng đơn tần, trong đó máy thu còn thu được cả tín hiệu từ các máy

phát lân cận. Trong những trường hợp đó, hệ thống DAB/DM B nên sử dụng chế độ

truyền dẫn I, có 1536 sóng mang con, khoảng cách giữa các sóng mang con là 1

KHz, độ dài ký hiệu là 1 ms. Trong các mạng mà tín hiệu có trải trễ nhỏ hơn, các

chế độ có số sóng mang con ít hơn và độ dài ký hiệu nhỏ hơn nên được sử dụng, ví

dụ như truyền dẫn vệ tinh có thể sử dụng chế độ III, có 192 sóng mang con, và độ

dài ký hiệu là 125 µs. ISI được khắc phục hơn nữa bằng cách sử dụng các khoảng

bảo vệ giữa các ký hiệu liên tiếp.

3.3.5.2 Điều chế và ghép xen tần số trong DMB

Hình 3.34: Điều chế sóng mang sử dụng DQPSK trong DMB.

Các khung truyền dẫn được tạo ra nhờ quá trình ghép kênh được điều chế

trên các sóng mang con của kênh vô tuyến OFDM. Hệ thống DA B/DM B sử dụng

sơ đồ điều chế khoá dịch pha vuông góc vi sai (DQPSK), trong đó pha của mỗi

sóng mang con được dịch phụ thuộc vào ký hiệu được phát. Bốn ký hiệu “00”, “01”, “11” và “10” được ánh xạ cho các dịch pha 00, 900, 1800 và -900. Đối với một

ký hiệu được phát, p ha của mỗi sóng mang con được thay đổi theo dịch pha tương

ứng và p hụ thuộc vào pha của ký hiệu trước đó (Hình 3.34).

Để khắc phục ảnh hưởng của lỗi cụm xảy ra khi nhiễu trải ra qua một số

sóng mang con lân cận, hệ thống DA B/DMB sử dụng kỹ thuật ghép xen theo tần số,

tương tự như ghép xen theo thời gian. Các khung truyền dẫn được chia thành các ký

hiệu OFDM, mỗi ký hiệu gồm N sóng mang con, tương ứng với N ký hiệu DQ PSK.

Các ký hiệu DQ PSK không được ánh xạ thành chuỗi tới các sóng mang con mà

được trộn theo một thuật toán nào đó theo cách mà các ký hiệu DQPSK liên tiếp

không được phát trong các sóng mang con lân cận. Hình 3.35 mô tả trường hợp

ghép xen theo tần số đối với một kênh vô tuyến OFDM sử dụng N=8 sóng mang

con.

Hình 3.35: Ghép xen theo tần số trong DMB.

Phụ thuộc vào độ rộng của dải tần số được phân bổ, một số kênh DAB/DM B

có thể được thực hiện song song. Ví dụ như ở Hình 3.36, dải tần số 7 hoặc 8 M Hz

tương ứng với băng thông của một kênh truyền hình tương tự có thể tích hợp bốn

kênh radio DAB/DMB để truyền dẫn đồng thời 15-20 chương trình truyền hình di

động.

Hình 3.36: Bốn kênh radio DAB/DMB trong băng tần 7-8 MHz.

3.4 Mobile TV sử dụng công nghệ MediaFlo

3.4.1 Giới thiệu chung

Công nghệ MediaFLO (chỉ có liên kết hướng đi - từ mạng tới thiết bị) là một

hệ thống multicast đa phương tiện di động mặt đất được phát triển bởi hãng

QUA LCOM M [17]. Công nghệ MediaFLO được thiết kế để có thể phát multicast

hiệu quả và kinh tế nội dung đa phương tiện tới hàng triệu người sử dụng di động

đồng thời. Công nghệ MediaFLO không hỗ trợ sự tương thích với các hệ thống

khác. Cụ thể hơn, lớp vật lý FLO truyền dẫn ở các băng tần VHF/UHF/L, với các

băng thông 5, 6, 7, và 8 MHz. Do đó, cơ sở hạ tầng mạng và máy thu FLO là hoàn

toàn riêng rẽ với mạng di động tế bào. FLO hỗ trợ nhiều dịch vụ đa p hương tiện,

bao gồm các dịch vụ thời gian thực như streaming video, âm thanh, tele-text, các

dịch vụ không thời gian thực như clip cast, tải file về để xem sau đó... và dịch vụ IP

datacast. Hệ thống MediaFLO được thiết kế tối ưu qua tất cả các lớp của giá giao

thức và là một giải pháp tích hợp để p hân phát multicast. Lớp vật lý FLO được thiết

kế để đảm bảo cơ chế tiết kiệm công suất tiêu thụ, giảm thiểu thời gian chuyển kênh

trong khi lại đạt được tăng ích phân tập thời gian và tần số ở thiết bị đầu cuối di

động. Hơn nữa, FLO cũng được thiết kế để đảm bảo tính linh hoạt trong việc triển

khai hệ thống, và đạt được hiệu quả sử dụng phổ cao, ví dụ FLO có thể hỗ trợ

truyền dẫn khoảng 20 dịch vụ thời gian thực trên băng thông 6 M Hz.

Công nghệ MediaFLO được triển khai ở M ỹ (băng 700 M Hz – UHF kênh

55) và là công nghệ quảng bá di động cho các dịch vụ truyền hình di động trực tiếp

của hãng AT&T và Verizon Wireless. Công nghệ MediaFLO là một tiêu chuẩn mở

được tham chiếu bởi các khuyến nghị ITU-R và là tiêu chuẩn được xuất bản bởi

TIA TR47.1 Subcommittee, bao gồm: TIA-1099, TIA-1120 (giao diện vô tuyến),

TIA-1102, TIA-1103, TIA-1104 (các đặc tả chất lượng).

3.4.2 Kiến trúc hệ thống FLO

3.4.2.1 Mô tả hệ thống

Một hệ thống FLO bao gồm bốn phân hệ: Trung tâm điều hành mạng, các

máy phát FLO, mạng 3G và các thiết bị đầu cuối FLO.

- Trung tâm điều hành mạng gồm trung tâm điều hành quốc gia (NOC) và

các trung tâm điều hành địa phương (LOC).Trung tâm điều hành quốc gia thực hiện

việc tính cước, phân phát và quản lý nội dung. NO C quản lý các phần tử khác nhau

của mạng và đóng vai trò là điểm truy nhập để các nhà cung cấp nội dung phân phát

nội dung và thông tin hướng dẫn chương trình tới thiết bị đầu cuối di động. NO C

cũng quản lý thông tin đăng ký sử dụng dịch vụ, phân phát các khoá truy nhập và

khoá mật mã, cung cấp thông tin cước tới các nhà khai thác di động. NOC có thể

gồm nhiều LOC phục vụ như là điểm truy nhập mà từ đó các nhà cung cấp nội dung

địa phương phân phát nội dung địa p hương tới thiết bị đầu cuối di động.

- Các máy phát FLO thực hiện phát tín hiệu dạng sóng FLO tới các thiết bị

đầu cuối di động trong vùng phục vụ.

- Các mạng 3G hỗ trợ các dịch vụ tương tác, cho phép các thiết bị đầu cuối

di động giao tiếp với NOC để đăng ký dịch vụ và được phân phát khoá mật mã.

- Các thiết bị đầu cuối di động FLO có thể thu các dạng sóng FLO bao gồm

các dịch vụ nội dung và thông tin hướng dẫn chương trình. Bởi vì tất cả ứng dụng

trên thiết bị đầu cuối chia sẻ nguồn tài nguyên chung, nên thiết bị đầu cuối cần phải

tiết kiệm công suất tiêu thụ. Do đó, FLO đã được thiết kế để tối ưu công suất tiêu

thụ qua sự tích hợp thông minh trên thiết bị và sự phân phát được tối ưu qua mạng.

Hình 3.37: Mạng MediaFLO.

3.4.2.2 Phân phát nội dung

Trong mạng FLO, nội dung biểu diễn kênh thời gian thực tuyến tính (dạng

truyền hình thông thường) được thu trực tiếp từ các nhà cung cấp nội dung, điển

hình qua vệ tinh ở băng C với khuôn dạng MPEG-2 (704 hoặc 720 x 480 hoặc 576

pixel), sử dụng thiết bị cơ sở hạ tầng sẵn có. Mạng FLO cũng hỗ trợ độ phân giải

QVGA (352 x 240 pixel), sử dụng nhiều kiểu mã hoá nguồn hiệu quả H.264,

MPEG-4, Windows Media, và RealVideo [1].

Nội dung không có dạng thời gian thực được thu bởi content server, điển

hình qua đường liên kết IP, sau đó được tạo khuôn dạng thành các dòng gói FLO và

được phân phát lại qua mạng đơn tần SFN. Nội dung không có dạng thời gian thực

được phân phát theo một lịch trình đã định trước.

Chỉ các thiết bị đầu cuối di động đã đăng ký sử dụng dịch vụ mới thu được

nội dung, nội dung có thể được lưu giữ trên thiết bị để xem sau đó với một hướng

dẫn chương trình dịch vụ hoặc nội dung có thể được phân phát theo thời gian thực

tới thiết bị. Nội dung có thể là các file âm thanh (M PEG-4 HE-AAC), video chất

lượng cao (QVGA) hoặc các dòng IP. M ạng 3G cung cấp các chức năng điều khiển,

hỗ trợ sự tương tác giữa người sử dụng và hệ thống FLO

3.4.3 Kiến trúc phân lớp của MediaFLO

Mô hình tham chiếu giao thức M ediaFLO được mô tả ở Hình 3.38. Đặc tả

giao diện không gian FLO gồm các giao thức và các dịch vụ tương ứng với hai lớp

của mô hình OSI là lớp 1 (lớp vật lý) và lớp 2 (lớp liên kết dữ liệu). Lớp liên kết dữ

liệu lại được chia thành hai lớp con là lớp con điều khiển truy nhập môi trường (lớp

MAC) và lớp con Stream.

Hình 3.38: Giá giao thức MediaFLO.

 Các tính năng cơ bản của các lớp trên là:

 Nén nội dung multimedia;

 Điều khiển truy nhập tới multimedia;

 Tạo khuôn dạng thông tin điều khiển.

Đặc tả giao diện không gian FLO không mô tả các lớp trên, do đó cho phép

thiết kế một cách linh hoạt nhằm hỗ trợ các ứng dụng và các dịch vụ khác nhau.

Các tính năng cơ bản của lớp Stream là:

 Ghép kênh lên tới ba luồng từ các lớp trên thành một kênh logic;

 Kết hợp các gói ở lớp trên thành các dòng stream đối với mỗi kênh logic;

 Cung cấp chức năng đóng gói và chức năng sửa lỗi.

Các tính năng cơ bản của lớp điều khiển truy nhập môi trường là:

 Điều khiển truy nhập tới lớp vật lý;

 Thực hiện ánh xạ giữa các kênh logic và các kênh vật lý;

 Ghép kênh các kênh logic để truyền dẫn trên kênh vật lý;

 Phân kênh các kênh logic ở thiết bị đầu cuối di động;

 Đảm bảo các yêu cầu về chất lượng dịch vụ (QoS).

Các tính năng cơ bản của lớp vật lý là:

 Cung cấp cấu trúc kênh cho liên kết hướng đi (từ mạng tới thiết bị);

 Định nghĩa các yêu cầu về tần số, điều chế và mã hoá.

Đặc tả giao diện không gian FLO bao gồm: Lớp vật lý, lớp M AC, lớp điều

khiển/stream và lớp truyền tải. Các lớp này được nghiên cứu chi tiết dưới đây.

3.4.3.1 Lớp vật lý

Lớp vật lý FLO cung cấp cấu trúc kênh, tần số, công suất đầu ra, đặc tả điều

chế và mã hoá cho các mạng FLO. Để đạt được chất lượng thu tốt và hiệu quả sử

dụng phổ cao, lớp vật lý sử dụng kỹ thuật điều chế ghép kênh phân chia theo tần số

trực giao (OFDM ) và các phương pháp mã hoá sửa lỗi gồm mã Turbo và mã Reed-

Solomon. Hơn nữa, các phần khác nhau của lớp vật lý được thiết kế cẩn thận để cải

thiện chất lượng tín hiệu thu và thoả mãn yêu cầu của người sử dụng.

 Điều chế OFDM trong FLO

Lớp vật lý FLO sử dụng chế độ truyền dẫn 4K OFDM (4096 sóng mang

con), hỗ trợ việc sử dụng các sơ đồ điều chế QPSK, 16-QAM và kỹ thuật điều chế

phân lớp. Đối với truyền dẫn trong băng tần UH F/VHF, nếu sử dụng chế độ truyền

dẫn 8K sẽ làm giảm chất lượng tín hiệu thu ở tốc độ cao do tăng độ nhạy với tần số

Doppler. Hơn nữa, không gian nhớ của máy thu ở chế độ truyền dẫn 8K sẽ yêu cầu

lớn gấp hai lần so với chế độ truyền dẫn 4K (do yêu cầu tính toán khối FFT). Trong

khi đó nếu sử dụng chế độ truyền dẫn 2K, thì phải tăng hai lần phần thông tin tiêu

đề do phần cyclic prefix để hỗ trợ cùng khoảng cách máy phát như hệ thống sử

dụng chế độ 4K.

 Các kênh logic multicast và ghép kênh thống kê

Mỗi dịch vụ FLO được truyền tải trên một hay nhiều kênh logic (MLC). Một

kênh MLC có thuộc tính là MLC gồm một hoặc nhiều phần tử con của một dịch vụ,

được thu độc lập theo yêu cầu, có thể giải mã được. Hơn nữa, một đặc tính quan

trọng của các M LC là các MLC phân biệt được ở lớp vật lý. Ví dụ, các phần tử âm

thanh và video của một dịch vụ nào đó có thể được gửi trên hai MLC khác nhau.

Một thiết bị quan tâm tới phần tử âm thanh chỉ thu MLC tương ứng mà không thu

MLC mang phần tử video, do đó sẽ tiết kiệm công suất ở máy thu.

Các tốc độ dữ liệu được yêu cầu bởi các dịch vụ multimedia thay đổi trong

một dải rộng, phụ thuộc vào nội dung multimedia. Trong khi tốc độ dữ liệu thấp đến

trung bình, hàng chục kbps, đủ để truyền tải các dòng stream âm thanh và dữ liệu,

dòng video stream có thể yêu cầu tốc độ tức thời từ vài kbps đến hàng Mbps, mặc

dù tốc độ trung bình là 200-300 kbps. Do đó, sử dụng ghép kênh thống kê có thể

tăng đáng kể số lượng dịch vụ được hỗ trợ bởi hệ thống multicast trên một băng

thông kênh xác định.

Trong FLO, ghép kênh thống kê các dịch vụ khác nhau (các kênh M LC),

được thực hiện bằng cách chỉ thay đổi sự phân bổ thời gian và tần số của M LC qua

một khoảng thời gian quy định để phù hợp với sự thay đổi các tốc độ nguồn của

MLC. Khả năng thay đổi chòm sao tín hiệu (constellation) và các tỷ lệ mã được gán

cho M LC được loại trừ để duy trì vùng phủ sóng không đổi đối với mỗi MLC. Cụ

thể là, các M LC được phát trên một số xác định các ký hiệu OFDM để đạt được

ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM) và phát trên một tập con các interlace

của các ký hiệu OFDM này để đạt được ghép kênh theo tần số (FDM ). Hơn nữa,

phân bổ thời gian và tần số đối với mỗi MLC thay đổi trong khoảng truyền dẫn

MLC. Do đó, các thiết bị thu di động phải thường xuyên cập nhật các p hân bổ thời

gian và tần số của các MLC để biết khi nào cần thu một M LC cụ thể. Sự thực hiện

ghép kênh thống kê trong FLO cho phép máy thu chỉ giải điều chế và giải mã các

MLC mà nó quan tâm. Do đó, sử dụng FLO tiết kiệm được công suất tiêu thụ đáng

kể ở máy thu.

Trong trường hợp điều chế phân lớp, một dòng âm thanh hoặc video stream

có thể được phát trong hai lớp: Lớp gốc (B) cho phép thu trong một vùng phủ sóng

xác định, lớp tiên tiến (E) cải thiện chất lượng tín hiệu của người sử dụng được

cung cấp bởi lớp gốc trong một vùng phủ sóng giới hạn hơn. Các lớp gốc và lớp

tiên tiến của một dịch vụ nào đó được phát trong một MLC.

Sự lựa chọn chòm sao tín hiệu và tỷ lệ mã đối với mỗi MLC dựa trên một số

yếu tố, gồm vùng phục vụ (vùng diện rộng/vùng nội hạt), nội dung (video/âm

thanh/dữ liệu), các yêu cầu phủ sóng, điều chế phân lớp có được sử dụng hay

không. FLO cung cấp một số lựa chọn chòm sao tín hiệu và tỷ lệ mã cho phép nhà

cung cấp dịch vụ cân đối giữa hiệu quả sử dụng phổ và vùng phủ sóng.

 Điều chế sóng mang con được phân lớp và đều

Mỗi sóng mang con được điều chế bằng một ký hiệu được chọn từ chòm sao

tín hiệu QAM. Trong FLO có hai lựa chọn, đó là: (1) Điều chế đều (không phân

lớp): chòm sao tín hiệu có thể là QPSK và 16-QAM; (2) Điều chế phân lớp: chòm

sao tín hiệu là một trong những chòm sao 16-QAM tổng quát. Chòm sao có bậc cao

hơn, ví dụ như 64-QAM, không được sử dụng trong FLO vì yêu cầu tỷ số tín trên

tạp (SNR) cao hơn ở máy thu.

Ý tưởng điều chế p hân lớp của FLO được hỗ trợ qua các lớp khác nhau của

giá giao thức. Do đó, ở lớp ứng dụng, các bộ mã hoá nguồn cung cấp 2 phần tử, đó

là các dòng bit lớp gốc và lớp tiên tiến, được kết hợp với cùng dịch vụ. Các thiết bị

có thể thu tin cậy các bit lớp gốc có thể cung cấp tới người sử dụng dịch vụ này, với

chất lượng thấp hơn. M ột thiết bị có thể thu tin cậy cả các bit lớp gốc và lớp tiên

tiến có thể cung cấp cùng dịch vụ tới người sử dụng ở chất lượng tốt hơn.

Hai phần tử này được xử lý độc lập ở các lớp cao hơn của giao diện không

gian FLO. Cả mã hoá bên ngoài và mã hoá bên trong được thực hiện độc lập trên

các dòng bit được kết hợp với hai phần tử, các dòng bit được mã hoá và ghép xen

cuối cùng được kết hợp khi quyết định chọn điểm trong chòm sao tín hiệu. Ký hiệu

điều chế được chọn hoặc là từ chòm sao đồng nhất hoặc là từ chòm sao không đồng

nhất 16-QAM. Trong mỗi trường hợp, các bit lớp gốc được ánh xạ thành các bit tin

cậy hơn trong chòm sao tín hiệu và các bit lớp tiên tiến được ánh xạ thành các bit ít

tin cậy hơn trong chòm sao tín hiệu. Do đó, các bit lớp gốc có thể được giải điều

chế tin cậy hơn các bit lớp tiên tiến.

Việc sử dụng điều chế phân lớp rất phù hợp và có ưu điểm đối với các ứng

dụng multicast số, trong đó cường độ tín hiệu không được phân bố đều trong toàn

bộ vùng phủ sóng, cho phép linh hoạt trong việc lập kế hoạch tính toán quỹ đường

truyền và vùng phủ sóng. Cụ thể, nhà cung cấp dịch vụ sẽ không phải thiết kế vùng

phủ sóng dựa trên trường hợp quỹ đường truyền tồi tệ nhất. Ví dụ, nhà cung cấp

dịch vụ có thể để người sử dụng trong 90% vùng phủ sóng thu tín hiệu lớp tiên tiến,

người sử dụng trong vùng phủ sóng còn lại thu tín hiệu lớp gốc. Bằng cách đó, nhà

cung cấp dịch vụ có thể cải thiện vùng phủ sóng và hiệu quả sử dụng phổ mà không

cần tăng công suất phát trong khi vẫn đáp ứng được chất lượng của người sử dụng.

3.4.3.2 Lớp truyền tải

Trong một hệ thống FLO, các ứng dụng lớp dịch vụ bên trên nhất sẽ phân

phát các gói dữ liệu multimedia qua các giao thức truyền tải media tới lớp truyền tải

FLO. Trong một lớp truyền tải FLO, các gói dịch vụ có kích thước thay đổi này sẽ

được móc nối, tách ra và kết hợp lại thành chuỗi các khung. Chức năng cơ bản của

lớp truyền tải FLO là phân phát tập các khung FLO có kích thước cố định tới lớp

Stream FLO. Ngoài ra, lớp truyền tải cung cấp chức năng mật mã/giải mật mã lựa

chọn và kiểm tra dư chu trình (CRC) hỗ trợ quá trình xử lý dữ liệu.

Dãy các gói dữ liệu của một dịch vụ hình thành một luồng. Lớp Stream tổ

chức một kênh logic M LC thành ba Stream. Chuỗi các bit được phát trong mỗi

stream qua lớp gốc hoặc lớp tiên tiến trong một siêu khung hình thành gói Stream.

Stream 0 được sử dụng để phát các thông tin điều khiển nhạy cảm với thời gian liên

quan tới hai stream khác, ví dụ như các bản tin điều khiển quyền cho phép (ECM)

nhằm hỗ trợ các hệ thống truy nhập có điều kiện. Hai stream khác được sử dụng để

truyền tải các luồng. Lớp truyền tải truyền mỗi luồng qua một Stream trong một

MLC. Việc ánh xạ các MLC và các Stream thành các luồng được thực hiện ở lớp

điều khiển.

3.5 Kết luận chương

Nội dung chương này, tác giả muốn giới thiệu các công nghệ truyền hình di

động cơ bản như : truyền hình sử dụng mạng 3G, truyền hình sử dụng công nghệ

DVB-H, DA B và M ediaFlo đang và sẽ được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Trong

từng công nghệ, tác giả muốn trình bày những kiến trúc phân lớp, kiến trúc hệ

thống , một số kỹ thuật cơ bản trong các công nghệ, mã hóa kênh và ghép kênh,

điều chế và các chế độ truyền dẫn… Thông qua đó, để tác giả có cơ sở p hân tích, so

sánh, đánh giá, có những hướng đề xuất cho phù hợp tình hình thực tế.

Chương 4: SO SÁNH, ĐÁNH GIÁ CÁC CÔNG NGHỆ

TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG

4.1 Mở đầu

Tất cả các công nghệ M obile TV được nghiên cứu ở chương trước đều được

thiết kế để có thể truyền tải được dữ liệu multimedia trong môi trường vô tuyến di

động tới một số lượng lớn người sử dụng di động đồng thời, các công nghệ này phải

đảm bảo được các yếu tố sau:

- Khắc phục được các ảnh hưởng của môi trường truyền dẫn vô tuyến di

động;

- Sử dụng hiệu quả băng thông;

- Cực tiểu hoá công suất tiêu thụ ở máy thu;

- Thời gian chuyển kênh nhanh;

- Tích hợp các dịch vụ unicast và broadcast;

- Máy thu có khả năng thu được các dịch vụ broadcast và các dịch vụ di

động khác như thông tin thoại, truy nhập Internet...

Sự so sánh, đánh giá giữa các công nghệ Mobile TV là một công việc không

đơn giản bởi vì các dịch vụ được cung cấp dựa trên một số các ràng buộc như độ

khả dụng của phổ tần số, các đặc tính của các dịch vụ dựa trên unicast và các dịch

vụ dựa trên broadcast hoàn toàn khác nhau. Theo Amitabh Kumar[1], để đánh giá

các công nghệ Mobile TV chúng ta cần xem xét các tham số quan trọng sau đây:

- Khả năng khắc phục các ảnh hưởng của môi trường truyền dẫn, chất lượng

dịch vụ trong các môi trường trong nhà và ngoài trời;

- Các tính năng tiết kiệm công suất tiêu thụ;

- Thời gian chuyển kênh;

- Các đặc tính của máy cầm tay di động cần thiết để hỗ trợ dịch vụ;

- Hiệu quả sử dụng phổ tần số;

- Các chi phí khai thác dịch vụ;

- Nhiều tính năng như chất lượng, cước và các đặc tính thu nhận tín hiệu phụ

thuộc vào mạng (3G, DVB-H,…);

- Các nhu cầu của người sử dụng như độ khả dụng của vùng phủ sóng có

kích thước lớn, các kiểu máy cầm tay, độ khả dụng của dịch vụ.

Không có sự đồng thuận nào nhất trí rằng trong tất cả các công nghệ được đề

xuất sẽ tồn tại một công nghệ được xem là tốt nhất để truyền tải tín hiệu truyền hình

di động. Theo tôi là không có công nghệ nào có ưu điểm nổi trội hơn các công nghệ

còn lại khi xem xét các khía cạnh kỹ thuật của các công nghệ. Tất cả các công nghệ

đã nghiên cứu về mặt nguyên lý đều có thể truyền tải tín hiệu truyền hình di động.

Sau đây, chúng ta sẽ so sánh, đánh giá các tham số kỹ thuật của các công nghệ

Mobile TV đã được nghiên cứu ở các chương trước.

4.2 So sánh các công nghệ Mobile TV

4.2.1 So sánh về hiệu quả sử dụng phổ, số lượng kênh, tốc độ, và sự khả dụng

của dịch vụ

DVB-H

T-DMB MediaFLO

Các mạng tế bào

Unicast

Multicast

GPRS

UMTS

HSDPA

MBMS

(2.5 G)

(3G)

Bảng 4.1: Bảng so sánh các tham số

Thiết kế Được thiết

Được thiết

Được thiết

kế dựa

kế từ hệ

kế bởi Hãng

trên mạng

thống

Qualcomm

DVB-T,

Eureka-

để phát dữ

đảm bảo

147

liệu

sự cân đối

(quảng bá

multimedia

giữa kinh

âm t hanh

tới máy cầm

nghiệm

số DAB)

tay di động;

người sử

để phát

phân phát

dụng, thời

các dịch

hiệu quả,

gian

vụ

đảm bảo

chuyển

m ultimedi

tính di động,

kênh, chất

a di động.

dung lượng

lượng,

và vùng phủ

vùng phủ

sóng tối ưu.

sóng và sự

triển khai.

Khả năng

Có

Có

Có

Không Không Không

Có

phát

broadcast

Tiêu

Mở

Mở

Độc quyền

Mở

Mở

Mở

Mở

chuẩn

Tổ chức

DVB

Qualcomm

3GPP,

3GPP,

3GPP,

ETSI,

3GPP,

tiêu chuẩn

3GPP2

3GPP2

3GPP2

DAB

3GPP2

Forum

Giao diện

DVBT,

OFDM

OFDM

UTRA

UTRA

WCDMA

không

OFDM

W CD

gian

MA

Khu vực

Châu Âu,

Hàn Quốc,

Mỹ

Nhiều

Nhiều

Nhiều

Nhiều nước

Mỹ, và

đang mở

nước trên

nước

nước

trên thế

m ột số

rộng sang

thế giới

trên

trên thế

giới

nước

các nước

giới

thế

Châu Á

khác

giới

Sự khả

2005

2005

2006

Khả dụng Khả

2006

2008

dụng

dụng của

dịch vụ

Sự khả

Ngày nay

Ngày nay

2006

Khả dụng Ngày

Khả

Ngày nay

dụng của

từ một số

từ m ột số

nay từ

dụng

từ một số

máy cầm

nhà sản

nhà sản

nhà sản

m ột số

tay

xuất thiết

xuất thiết

xuất thiết

nhà

bị

bị

bị

sản

xuất

thiết bị

Hiệu quả

Cao

Cao

Cao

Thấp

Thấp

Thấp

Trung bình

phát

Mobile

TV

Cao

Cao

Cao

Thấp

Thấp

Thấp

Thấp

Chi phí

đầu tư

VHF: 174-

Băng III:

Mặt đất:

Băng tần

700 MHz

IMT S

230 MHz

174-240

1920-1980

(M ỹ), UHF

hoạt động

2000

UHF: 470-

MHz (Hàn

MHz, Mở

và băng L

862 MHz

Quốc)

rộng: 2170-

Băng L:

Băng L:

2210 MHz

1452-1492

1452-1492

MHz

MHz (Châu

Âu)

5, 6, 7, 8

1.536

5, 6, 7, 8

5 MHz

5 MHz

Băng

MHz

MHz

MHz

thông

kênh

Hiệu quả

0.46-1.86

0.2-1.2

0.47-1.87

0.15-0.35

sử dụng

bps/Hz

bps/Hz

bps/Hz

bps/Hz

phổ

Số lượng

Ở băng

Ở băng

Ở băng tần

13 kênh

kênh

tần UHF:

thông 6

UHF:

(128

- 9 kênh ở

MHZ

- 20 kênh ở

Kbps/kênh)

băng

(VHF):

băng thông

thông 6

- 3 kênh

6 MHz (300

MHZ (300

(768

Kbps/kênh)

Kbps/kênh

kbps/kênh

- 27 kênh ở

)

)

băng thông

- 12 kênh

- 6 kênh

8 MHz (300

ở băng

(384

Kbps/kênh)

thông 8

Kbps/kênh

MHz (300

)

Kbps/kênh

- 9 kênh

)

(256

Kbps/kênh )

Tốc độ lý

27.7 Mbps

1.8 Mbps

24 Mbps

115 Kbps

384

14 Mbps

1.5 Mbps

thuyết cực

Kbps

đại

Tốc độ

Lên t ới 15

Lên tới

Lên tới 15

30 Kbps

30-300

550

128 Kbps

thực tế

Mbps

1.4 Mbps

Mbps

Kbps

Kbps-

(lên tới 1.5

1100

Mbps)

Kbps

Lựa chọn

Công

Cắt lát

Phân kênh

Lựa chọn

mã

nghệ tiết

thời gian

thời gian,

mã, CDMA

kiệm

chuyển

Qualcomm

nguồn

đổi

Fourier

chọn lọc

~ 1.5

Thời gian

~ 5 giây

~ 1.5 giây

~ 1.5 giây

~ 1.5 giây

chuyển

giây

kênh

Từ bảng 4.1 chúng ta thấy rằng công nghệ DVB-H và MediaFLO có hiệu

quả sử dụng phổ cao hơn so với các công nghệ Mobile TV khác, các hệ thống này

có nhiều khả năng tìm được các kênh tần số khả dụng ở các băng tần quảng bá khác

nhau.

Ví dụ nếu một hệ thống Mobile TV được thiết kế để truyền tải 40 kênh âm

thanh ở tốc độ 64 Kbps và 10 kênh truyền hình ở tốc độ 384 Kbps, thì tốc độ bit

tổng cộng được truyền tải trên hệ thống là 6.4 Mbps. Nếu điều kiện truyền dẫn cực

tốt, thì hệ thống chỉ cần một bộ ghép kênh DVB-H hoặc một bộ ghép kênh

MediaFLO trên mỗi tế bào, sử dụng băng thông 5 MHz. Nếu bộ ghép kênh DVB-H

hoặc bộ ghép kênh MediaFLO được phân bổ cho kênh có băng thông 8 MHz và tỷ

số C/N yêu cầu là 12 dB, thì một hệ thống chống tạp âm và nhiễu tốt hơn với các

tham số điều chế và mã hoá, có thể được hiệu chỉnh để vẫn phù hợp với hiệu quả sử

dụng phổ 1.25 bps/Hz. Trong khi đó, để phát lượng kênh âm thanh và truyền hình

nói trên, chúng ta cần ít nhất bốn bộ ghép kênh T-DMB, do đó T-DMB sẽ có chi phí

đắt hơn. Hệ thống 3G không thể truyền tải lượng kênh âm thanh và truyền hình nói

trên, bởi vì băng thông kênh 5 MHz chỉ có thể truyền tải tốc độ dữ liệu cực đại là

1.5 M bps (M BMS). Tuy nhiên M BM S sử dụng băng tần dành cho các mạng 3G, cơ

sở hạ tầng mạng 3G là sẵn có, đã được triển khai ở nhiều nước, nên MBMS có thể

cung cấp dịch vụ ngay lập tức mà không cần đợi có giấy phép mạng mới hoặc phải

cài đặt các anten mới. MBMS là công nghệ rẻ nhất để phát số lượng ít các kênh

quảng bá truyền hình di động.

Từ bảng 4.1 chúng ta cũng thấy rằng các mạng tế bào có tốc độ bit thấp, do đó

không thể truyền tải được tín hiệu truyền hình di động với chất lượng đặc biệt thậm

chí khi sử dụng kỹ thuật nén hiệu quả như M PEG-4, dung lượng mạng sẽ giảm khi

số lượng người sử dụng dịch vụ đồng thời tăng lên. Tuy nhiên, các mạng tế bào có

chi phí đầu tư thấp, phổ tần số khả dụng, hỗ trợ tính di động và phủ sóng tốt hơn.

Trong khi đó các công nghệ quảng bá DVB-H, T-DMB, và M ediaFLO có dung

lượng lớn, truyền tải được nhiều kênh truyền hình di động với chất lượng cao, ở tốc

độ bit cao hơn, phù hợp với việc phát quảng bá các kênh truyền hình di động tới số

lượng lớn người sử dụng đồng thời. Tuy nhiên, các công nghệ quảng bá yêu cầu chi

phí đầu tư cơ sở hạ tầng mạng lớn, phổ tần số không đồng nhất.

Trong trường hợp T-DM B, truyền dẫn các dịch vụ tốc độ cao không được

khuyến nghị từ quan điểm tiêu thụ công suất. Điều này được giải thích như sau:

Trong các hệ thống hỗ trợ cơ chế tiết kiệm nguồn, ví dụ như sử dụng kỹ thuật cắt lát

thời gian, các dịch vụ có tốc độ bit thấp (như các kênh âm thanh) tiêu thụ công suất

ít hơn so với các dịch vụ có tốc độ bit cao (như các kênh truyền hình). Nếu cùng

một kênh truyền hình được phát trong các hệ thống DVB-H, T-DMB và MediaFLO

với cùng tốc độ bit, ví dụ như 570 kbps, thì máy thu DVB-H và máy thu M ediaFLO

chỉ cần hoạt động 3.8 % thời gian, trong khi đó máy thu T-DMB phải hoạt động 40

% thời gian, đó là vì DVB-H và MediaFLO hỗ trợ cơ chế tiết kiệm nguồn hiệu quả

hơn.

Công nghệ DVB-H có thời gian chuyển kênh lớn hơn so với các công nghệ

Mobile TV khác (thời gian chuyển kênh của DVB-H là khoảng 5 giây, trong khi các

công nghệ M obile TV khác là khoảng 1.5 giây).

4.2.2 So sánh các tham số truyền dẫn

DVB-H

T-DMB

MediaFLO

MBMS

Điều chế

COFDM

COFDM

COFDM

WCDMA

Chòm sao tín

QPSK, 16

DQPSK

QPSK, 16

QPSK

hiệu

QAM, 64QAM

QAM

OIS

Báo hiệu lớp

TPS

TII

MICH/MCCH

vật lý

Khoảng bảo

1/4, 1/8, 1/16,

1/4

1/8

vệ

1/32

246 µs (chế độ

Thời gian

224 µs đến 7 µs

69.2 µs đến 92.2

truyền dẫn I)

µs

khoảng bảo vệ

Bảng 4.2: So sánh các tham số truyền dẫn

62 µs (chế độ

truyền dẫn II)

123 µs (chế độ

truyền dẫn IV)

Kích thước

2k, 4k, 8k

256, 512, 1k,

4k

FFT

2k

Sơ đồ mã hoá

Mã xoắn

Mã xoắn

Mã Turbo, 1/3,

Mã Turbo, R=1/3

bên trong

R=1/2...7/8

1/4...4/5

1/2, 2/3

Chu kỳ cắt lát

>100 m s đến 40

Lý thuyết từ 24

Thay đổi

Tương ứng với

DRX; linh hoạt,

thời gian

s

ms đến

được định nghĩa

hàng phút

bởi kênh MCCH

và MSCH

Khoảng thời

Kích t hước cụm

24 ms

Thay đổi

20, 40, 80 ms độ

dài TT I

gian của cụm

cực đại/tốc độ

bit cụm đỉnh

Ghép xen thời

Có (với MPE-

Có (trên 16

Trên 4 cụm

Có, trong một T TI

gian

FEC)

cụm dữ liệu =

384 ms)

Hỗ trợ QoS

Có, khác nhau

Có

Có

Có

trên mỗi kênh

đối với mỗi cắt

lát thời gian

Điều chế phân

Có

Không

Có

Không

cấp

Mã Reed-

Mã RS

Mã RS (16,12)

MPE-FEC

Solomon

(Mã hoá

ngoài)

Khả năng thu

Có

Có

Có

Có

song song các

dịch vụ trên

cùng bộ ghép

kênh

Từ bảng 4.2 chúng ta thấy rằng điều chế COFDM (DVB-H, T-DM B,

MediaFLO) được sử dụng nhiều hơn so với sơ đồ đa truy nhập phân chia theo mã

băng rộng WCDMA (MBMS) trong các hệ thống phát quảng bá truyền hình di

động. Ưu điểm của WCDMA so với các giao diện vô tuyến khác là nhiều người sử

dụng có thể p hát dữ liệu đồng thời, tuy nhiên, trong chế độ phát quảng bá thì chỉ có

một anten truyền dẫn, không chia sẻ giao diện vô tuyến. Trong các hệ thống sử

dụng OFDM , DVB-H là hệ thống hỗ trợ nhiều tham số điều chế và mã hoá, nên

DVB-H có thể được triển khai ở nhiều địa điểm với nhiều cấu hình khác nhau. Các

hệ thống truyền dẫn tín hiệu M obile TV đều sử dụng các sơ đồ mã hoá ở bên trong

với các tỷ lệ mã khác nhau (DVB-H và T-DMB sử dụng mã xoắn, MediaFLO và

MBM S sử dụng mã hiệu quả hơn là mã Turbo). DVB-H và M ediaFLO còn sử dụng

mã hoá ngoài Reed-Solomon để tăng khả năng chống lỗi trong môi trường truyền

dẫn. Cả bốn hệ thống DVB-H, T-DM B, MediaFLO và MBM S đều sử dụng kỹ thuật

ghép xen theo thời gian để phân tán lỗi cụm gặp phải trong quá trình truyền dẫn.

DVB-H sử dụng điều chế phân cấp để phân biệt giữa hai dòng truyền tải DVB-T có

mức ưu tiên thấp và dòng truyền tải DVB-H có mức ưu tiên cao; MediaFLO sử

dụng sơ đồ điều chế phân cấp để đảm bảo sự cân đối giữa kích thước vùng phủ sóng

và tốc độ dữ liệu.

4.2.3 So sánh các tham số mạng máy phát

DVB-H

T-DMB

MediaFLO

MBMS

Khoảng cách

25-40 km

Lên tới 80 km

2-25 km

500 m -2 km

m áy phát điển

hình

Công suất máy

100 W -100 kW Lên tới 10 kW Lên t ới 50 kW

600 W

phát

Bảng 4.3: So sánh các tham số mạng máy phát

Khả năng thu ở

Có

Có

Có

Có

tốc độ 120

km/h

Hỗ trợ chuyển

Có

Có

Có

Có

giao

Các đặc điểm chính của các hệ thống quảng bá di động nên có, đó là hỗ trợ

tính di động của máy thu và hỗ trợ sự chuyển giao tín hiệu khi máy thu di chuyển

sang vùng phục vụ của máy phát khác. Từ bảng 4.3 chúng ta thấy rằng các hệ thống

Mobile TV đều hỗ trợ các đặc tính này, bán kính phủ sóng của các hệ thống DVB-

H, T-DM B và M ediaFLO lớn hơn nhiều so với bán kính phủ sóng của các mạng tế

bào. Do đó DVB-H, T-DM B, và M ediaFLO yêu cầu số lượng máy phát ít hơn so

với M BM S, nên chi phí thực hiện mạng sẽ thấp hơn.

4.2.4 So sánh lớp truyền tải

DVB-H

T-DMB

MediaFLO

MBMS

Phiên bản IP

IPv4, IPv6

IPv4, Ipv6 phát

IPv4, IPv6

IPv4, IPv6

qua mạng

DAB/DMB

Phân phát

RTP

MPEG2+MPEG4

Lớp đồng bộ

RTP

dòng stream

FLO

Phân phát File

FLUTE

MOT

FLUTE

MFD

Bảng 4.4: So sánh lớp truyền tải

Từ bảng 4.4 chúng ta thấy rằng các hệ thống M obile TV đều hỗ trợ lớp

truyền tải IP với hai phiên bản là IPv4 và IPv6.

4.2.5 So sánh lớp dịch vụ

DVB-H

T-DMB

MediFLO

MBMS

Bảng 4.5: So sánh lớp dịch vụ

Dịch vụ

Nhiều

Lựa chọn

Nhiều

Nhiều

Sơ đồ

DVB-CBMS

FLO SI

OMA BCAST 1.0

DAB

Mã hoá

GZIP, BiM

XML, GZIP

GZIP

XML

hoặc ASN1 PER

Phân phát

FLUTE

MOT

Truyền tải FLO

FLUTE hoặc ALC

4.2.6 So sánh sơ đồ âm thanh/ video

DVB-H

T-DMB

MediaFLO

MBMS

Khuôn dạng

H.264, lựa

H.264

H.264 tiên tiến

H.264

Video

chọn VC1

Mức và Profile

1, 1.2

1, 1.2

H.264+

Profile mức 1b

Video cực đại

(hỗ trợ m ức 1.2)

Kích thước

QCIF, QVGA

m ax (QVGA)

QQVGA,

QCIF (QVGA

hình ảnh

QVGA, CIF,

nếu m ức 1.2

QCIF

được hỗ trợ)

Tốc độ khung

15-30 fps

Lên tới 30 fps

Lên t ới 30 fps

15 fps (lên tới

30 fps nếu mức

1.2 được hỗ trợ)

Tốc độ bit

B: 384 kbps,

Lên t ới 1

1 Mbps

128 kbps (256

Video cực đại

C: 768 kbps

Mbps, điển

kbps nếu m ức

1.2 được hỗ trợ)

hình: 256-544

kbps

Đóng gói

RTP (RFC

H.264/AVC:

Lớp đồng bộ

RFC 3984

Video

3984)

FLO

RFC 3984

VC-1: RFC

4425

Chế độ đóng

Không quyết

MPEG-2 TS,

Chế độ đơn vị

gói A/V

định

MPEG-4 SL

NAL đơn, chế

Bảng 4.6: So sánh sơ đồ âm thanh/video

độ ghép xen và

không ghép xen

Khuôn dạng

HE-AAC V2

MPEG-4

HE-AAC V2

AMR-NB,

âm t hanh

ERBSAC,

AMR-WB, E-

HE-AAC ở

AMR-W B, HE-

Châu Âu

AAC V2

Tốc độ âm

192 kbps ở chế

192 kbps

192 kbps

thanh cực đại

độ stereo

Đóng gói âm

RFC 3640

BSAC, HE

Lớp đồng bộ

RFC 3267

thanh

AAC V2

FLO

RFC 4352

RFC 3640

Từ bảng 4.6 chúng ta thấy rằng các công nghệ M obile TV đều sử dụng các sơ

đồ mã hoá nguồn hiệu quả cao như H.264, HE-AA C V2, và độ phân giải hình ảnh

đạt được là QCIF (176 X 144 pixels), CIF (352 X 288 pixels), và QVGA (320 X

240 pixels), chất lượng âm thanh lên tới 192 kbps.

4.3 Đánh giá các công nghệ Mobile TV

Dựa trên các nghiên cứu ở phần trước và sự so sánh giữa các công nghệ

Mobile TV, chúng ta đánh giá các công nghệ M obile TV theo một số tiêu chí một

cách ngắn gọn như dưới đây.

4.3.1 Công nghệ DVB-H

- Khắc phục các ảnh hưởng của môi trường truyền dẫn vô tuyến di động:

DVB-H sử dụng điều chế OFDM với các sơ đồ điều chế QPSK, 16 QA M, 64

QAM có hiệu quả sử dụng phổ cao để san bằng kênh, chống xuyên nhiễu ISI. Chế

độ điều chế 4K được sử dụng nhằm đảm bảo sự cân đối giữa tính di động và kích

thước tế bào. DVB-H cũng sử dụng điều chế phân cấp để truyền tải các dịch vụ

DVB-T ở mức độ ưu tiên thấp và các dịch vụ DVB-H ở mức độ ưu tiên cao hơn. Để

khắc phục lỗi trên kênh, DVB-H sử dụng mã hoá xoắn ở bên trong với các tỷ lệ mã

hoá khác nhau và mã hoá Reed-Solomon ở bên ngoài. Ghép xen theo độ sâu trên

miền thời gian và miền tần số được sử dụng ở DVB-H để phân tán lỗi cụm trên

kênh, nhờ đó sử dụng mã hoá xoắn ở bên trong có thể khắc phục được các lỗi

truyền dẫn.

- Hiệu quả sử dụng phổ:

DVB-H sử dụng các băng tần VHF (174-230 M Hz), UHF (470-862 MHz), L

(1452-1492 MHz), dải tần (1670-1675 MHz) mở rộng được sử dụng ở Mỹ, ngoài ra

dải tần 700 MHz có thể được sử dụng. Các băng thông của kênh là 5, 6 ,7, 8 M Hz.

Các băng tần của DVB-H tương thích với các băng tần của DVB-T, băng tần UHF

rất lý tưởng để truyền tín hiệu truyền hình di động, tuy nhiên băng tần này hầu như

đã kín để truyền dẫn các kênh truyền hình mặt đất. Do đó, phổ tần số khả dụng đối

với DVB-H bị hạn chế. DVB-H đạt được hiệu quả sử dụng phổ cao (0.46-1.86

bps/Hz) do sử dụng OFDM với các sơ đồ điều chế bậc cao.

- Tiết kiệm công suất tiêu thụ ở máy cầm tay:

DVB-H sử dụng kỹ thuật cắt lát thời gian để tiết kiệm công suất tiêu thụ ở

máy thu, máy thu chỉ kích hoạt trong thời gian thu dịch vụ của mình và tắt nguồn

trong các khoảng thời gian khác.

- Tốc độ dữ liệu và số lượng kênh:

Tốc độ dữ liệu của DVB-H về mặt lý thuyết có thể lên tới 27.7 M bps, và

thực tế có thể lên tới 15 M bps. Với việc sử dụng các sơ đồ mã hoá nguồn hiệu quả

cao như H.264/AVC, HE-AA C V2, DVB-H có thể truyền tải 20-40 kênh truyền

hình di động ở tốc độ 128 kbps. DVB-H có thể cung cấp nhiều kênh trên cùng một

bộ ghép kênh. Độ phân giải hình ảnh có thể đạt được là QCIF (176 X 144 pixels),

CIF (352 X 288 pixels), và QVGA (320 X 240 pixels).

- Thời gian chuyển kênh:

DVB-H có thời gian chuyển kênh cao khoảng 3-5 giây, đó là do kỹ thuật cắt

lát thời gian gây ra trễ tín hiệu khi máy thu thực hiện chuyển từ một kênh này sang

một kênh khác, máy thu cần thực hiện đồng bộ để hiệu chỉnh tới tín hiệu phù hợp và

thu tín hiệu này. Thời gian chuyển kênh cao tác động tới kinh nghiệm người xem tín

hiệu truyền hình.

- Vùng phủ sóng:

DVB-H hỗ trợ chuyển giao nhờ sử dụng kỹ thuật cắt lát thời gian. DVB-H có

thể phủ sóng tới 17 km ở chế độ truyền dẫn 2K, 33km ở chế độ truyền dẫn 4K và 67

km ở chế độ truyền dẫn 8K. Công suất máy phát cao khoảng từ 100 W-100 kW, do

đó để phủ sóng vùng có diện tích lớn chúng ta chỉ cần lắp đặt số lượng máy phát ít,

điều này sẽ hiệu quả về mặt chi phí. Tỷ lệ mã hoá và sơ đồ điều chế khác nhau cho

phép hỗ trợ vùng phủ sóng và các yêu cầu chất lượng dịch vụ khác nhau cho các

ứng dụng khác nhau. Trong trường hợp DVB-H chia sẻ cơ sở hạ tầng mạng với

DVB-T, việc xây dựng mạng DVB-H sẽ chỉ cần đầu tư thêm vào cơ sở hạ tầng

mạng sẵn có, do đó sẽ hiệu quả về mặt chi phí. Trong trường hợp xây dựng mạng

DVB-H dành riêng thì chi phí thiết kế mạng sẽ cao hơn, nhưng số lượng dịch vụ

được cung cấp trong một bộ ghép kênh sẽ nhiều hơn so với trường hợp chia sẻ với

mạng DVB-T.

- Thiết bị đầu cuối di động:

Máy cầm tay di động DVB-H có cấu trúc thu phức tạp, được thiết kế để thu

được tín hiệu DVB-H, không tương thích với các mạng di động tế bào, nên chi phí

trong thời gian khai trương ban đầu sẽ cao.

- Sự khả dụng của dịch vụ:

DVB-H đã được triển khai ở nhiều nước trên thế giới, trong đó có nhiều

nước Châu Âu, một số nước Châu Á và M ỹ, với nhiều loại hình dịch vụ khác nhau.

4.3.2 Công nghệ T-DMB

- Khắc phục các ảnh hưởng của môi trường truyền dẫn vô tuyến di động:

T-DM B sử dụng điều chế OFDM với sơ đồ điều chế DQPSK để san bằng

kênh và chống xuyên nhiễu ISI, chế độ truyền dẫn được sử dụng là 2K. Để khắc

phục lỗi trên kênh, T-DMB sử dụng mã hoá khối Reed-Solomon ở bên ngoài và mã

hoá xoắn ở bên trong với các tỷ lệ mã hoá khác nhau. T-DMB sử dụng ghép xen

thời gian và ghép xen tần số để phân tán lỗi cụm trên kênh, nhờ đó sử dụng mã hoá

xoắn ở bên trong có thể khắc phục được lỗi truyền dẫn.

- Hiệu quả sử dụng phổ:

T-DM B sử dụng dải tần số dành cho phát thanh quảng bá âm thanh số DAB,

băng tần III (174-240 MHz) (Hàn Quốc) và băng tần L (1452-1492 MHz) (Châu

Âu), băng thông của kênh là 1.536 M Hz. Hiệu quả sử dụng phổ của T-DMB không

cao (0.2-1.2 bps/Hz). T-DMB sử dụng nguồn tài nguyên tần số hiệu quả do việc gán

dải tần số độc lập cho các nhà khai thác. Tuy nhiên, T-DM B cần bổ sung thêm phổ

tần số nếu số lượng lớn kênh dịch vụ được cung cấp.

- Tiết kiệm công suất tiêu thụ ở máy cầm tay:

Máy thu T-DMB sử dụng kỹ thuật phân kênh theo thời gian để tiết kiệm

công suất, vị trí của một kênh con trong khung truyền dẫn được thông báo tới máy

thu bằng thông tin cấu hình ghép kênh M CI, máy thu chỉ cần thu và giải mã các

kênh con mà nó quan tâm và không kích hoạt trong khoảng thời gian của các kênh

con khác. Tuy nhiên, kỹ thuật này có hiệu quả tiết kiệm công suất chưa cao, nên sẽ

tác động lớn đến khả năng sử dụng và tiếp nhận dịch vụ của người sử dụng.

- Tốc độ dữ liệu và số lượng kênh:

T-DM B có thể đạt tới tốc độ 1.8 Mbps về lý thuyết và thực tế có thể đạt tới

tốc độ 1.4 M bps. Tốc độ dữ liệu cao không được khuyến nghị cho T-DMB vì khi đó

máy thu sẽ tiêu tốn công suất tiêu thụ. Bằng cách sử dụng sơ đồ mã hóa nguồn hiệu

quả cao như MPEG-4 AVC (H.264), hai đến ba kênh truyền hình hoặc một kênh

truyền hình và một số kênh âm thanh, kênh dữ liệu có thể được ghép kênh trên độ

rộng băng thông 1.536 MHz. Một kênh truyền hình tương tự có độ rộng băng thông

6 MHz có thể truyền tải tới 6-9 kênh video, 12-15 kênh âm thanh, và 8 kênh dữ liệu.

T-DM B cung cấp tín hiệu âm thanh stereo chất lượng CD và tín hiệu video chất

lượng VCD (CIF hoặc QVGA ).

- Thời gian chuyển kênh:

T-DM B có thời gian chuyển kênh nhanh, khoảng 1.5 giây.

- Vùng phủ sóng:

T-DM B có bán kính phủ sóng lên tới 80 km. Công suất máy phát lên tới 10

kW. Do công suất truyền dẫn thấp, đối với một thành phố lớn, chất lượng thu tín

hiệu trong nhà và dưới mặt đất không được đảm bảo, do đó cần một số lượng lớn

máy phát để cung cấp vùng phủ sóng phù hợp. Dung lượng máy phát tăng nhờ triển

khai mạng đơn tần SFN. T-DMB hỗ trợ chuyển giao tần số khi máy thu di chuyển

từ vùng phục vụ của máy phát này sang vùng phục vụ của máy phát khác.

Đối với các nước đã có mạng DA B thì chi phí triển khai mạng T-DMB thấp,

vì T-DMB sử dụng lớp vật lý, các giao diện vô tuyến và cấu trúc ghép kênh của

DAB để truyền tải tín hiệu truyền hình di động. Theo kinh nghiệm của các nước đã

triển khai dịch vụ T-DMB như H àn Quốc thì chi phí truy nhập các chương trình

truyền hình di động của hệ thống T-DMB thấp, thậm chí miễn phí vì các nhà cung

cấp dịch vụ T-DMB muốn phát quảng bá các chương trình quảng cáo để tạo ra lợi

nhuận.

- Thiết bị đầu cuối di động:

Máy cầm tay T-DM B có cấu trúc thu đơn giản, đã được sản xuất bởi một số

nhà sản xuất thiết bị ở Hàn Quốc. Các máy cầm tay T-DM B có thể hỗ trợ sự tương

tác với các mạng di động tế bào.

- Sự khả dụng của dịch vụ:

T-DM B đã được triển khai ở Hàn Quốc và đã được thử nghiệm ở một số

nước khác.

4.3.3 Công nghệ MediaFLO

- Khắc phục các ảnh hưởng của môi trường truyền dẫn vô tuyến di động:

MediaFLO sử dụng điều chế OFD M với các sơ đồ điều chế QPSK, 16 QAM

để đạt được hiệu quả sử dụng phổ cao, san bằng kênh, và chống xuyên nhiễu ISI,

chế độ truyền dẫn là 4K . M ediaFLO sử dụng điều chế phân cấp để đảm bảo sự cân

đối giữa hiệu quả sử dụng phổ và vùng phủ sóng. Để khắc phục lỗi trên kênh,

MediaFLO sử dụng mã hoá Turbo ở bên trong với các tỷ lệ mã khác nhau và mã

hoá Reed-Solomon ở bên ngoài. MediaFLO sử dụng cấu trúc interlace để đạt được

tăng ích phân tập tần số.

- Hiệu quả sử dụng phổ:

MediaFLO truyền dẫn ở các băng tần VHF/UHF/L, với các băng thông 5, 6,

7, và 8 M Hz, hệ thống đã triển khai ở M ỹ sử dụng băng tần 700 MHz. MediaFLO

đạt được hiệu quả sử dụng phổ cao (0.47-1.87 bps/Hz) do sử dụng OFDM và các sơ

đồ điều chế bậc cao.

- Tiết kiệm công suất tiêu thụ ở máy cầm tay:

Máy thu MediaFLO sử dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo thời gian để

tiết kiệm công suất.

- Tốc độ dữ liệu và số lượng kênh:

MediaFLO có thể đạt tới tốc độ 24 M bps về lý thuyết và thực tế có thể đạt

tới tốc độ 15 Mbps. Trên băng thông 6 MHz, M ediaFLO có thể truyền tải 20 kênh

dịch vụ thời gian thực ở tốc độ 300 Kbps. M ediaFLO hỗ trợ độ phân giải QVGA

(352 x 240 pixel), sử dụng nhiều kiểu mã hoá nguồn hiệu quả H.264, M PEG-4 HE-

AAC, Windows Media, và RealVideo.

- Thời gian chuyển kênh:

MediaFLO có thời gian chuyển kênh nhanh, khoảng 1.5 giây.

- Vùng phủ sóng:

MediaFLO có bán kính phủ sóng điển hình khoảng 2-25 km. Công suất máy

phát có thể lên tới 50 kW. Với công suất máy phát cao ở tần số tương đối thấp, nên

MediaFLO yêu cầu số lượng ít máy phát để phục vụ vùng có diện tích rộng, do đó

sẽ hiệu quả về mặt chi phí. M ediaFLO sử dụng tỷ lệ mã hoá và các sơ đồ điều chế

khác nhau, nên hỗ trợ các vùng phủ sóng và các yêu cầu chất lượng dịch vụ khác

nhau cho các ứng dụng khác nhau. M ediaFLO hỗ trợ chuyển giao tần số khi máy

thu di chuyển sang vùng phục vụ của máy phát khác cung cấp tín hiệu tốt hơn.

- Thiết bị đầu cuối di động:

MediaFLO là giải pháp của hãng Qualcomm, nên máy cầm tay mang tính

độc quyền của Qualcomm. Mạng 3G cung cấp các chức năng điều khiển, hỗ trợ sự

tương tác giữa máy cầm tay và hệ thống MediaFLO.

- Sự khả dụng của dịch vụ:

MediaFLO đã được triển khai thương mại ở M ỹ và đang được thử nghiệm ở

Anh, Hồng Kông và Đ ài Loan.

4.3.4 Công nghệ 3G (MBMS)

- Khắc phục các ảnh hưởng của môi trường truyền dẫn vô tuyến di động:

Công nghệ mạng 3G phát broadcast và multicast tín hiệu truyền hình di động

đã được nghiên cứu là MBMS. M BM S sử dụng kỹ thuật đa truy nhập phân chia

theo mã băng rộng (WCDMA), với sơ đồ điều chế QPSK. Để khắc phục lỗi trên

kênh, MBMS sử dụng mã Turbo có tỷ lệ mã R=1/3. Hai độ sâu ghép xen (TTI)

được sử dụng trong MBMS cho kênh lưu lượng từ điểm-tới-đa điểm (M TCH) là 40

ms và 80 ms, do đó MBMS đạt được tăng ích phân tập trong miền thời gian. M BMS

cũng sử dụng kỹ thuật phân tập thu anten, máy thu G-RAKE để cải thiện chất lượng

tín hiệu thu.

- Hiệu quả sử dụng phổ:

MBM S sử dụng băng tần dành cho các mạng 3G (mặt đất: 1920-1980 MHz,

mở rộng: 2170-2210 M Hz) với băng thông kênh là 5 MHz. Do đó, phổ tần số không

cần phân bổ lại cho MBMS để truyền tải các dịch vụ truyền hình di động. MBMS

có hiệu quả sử dụng phổ thấp (0.15-0.35 bps/Hz).

- Tiết kiệm công suất tiêu thụ ở máy cầm tay:

MBM S lựa chọn mã trải phổ để đảm bảo sự tiết kiệm công suất ở máy thu.

- Tốc độ dữ liệu và số lượng kênh:

Tốc độ về mặt lý thuyết mà M BM S có thể đạt được lên tới 1.5 M bps, tốc độ

điển hình đạt được trong thực tế là 128 Kbps. M ột sóng mang 5 MHz có thể hỗ trợ

13 kênh có tốc độ 128 Kbps. Dung lượng tế bào tổng cộng phụ thuộc vào số lượng

tần số được hỗ trợ bởi tế bào đó, MBMS sử dụng phương pháp kết hợp mềm để

tăng dung lượng. Độ phân giải màn hình đạt được là Q CIF, QVGA.

- Thời gian chuyển kênh:

MBM S có thời gian chuyển kênh nhanh, khoảng 1.5 giây.

- Vùng phủ sóng:

MBM S có bán kính vùng phủ sóng từ 500m-2000 m, công suất máy phát

khoảng 600 W. Sử dụng M BMS sẽ giảm chi phí thực hiện cho cả mạng 3G và thiết

bị đầu cuối 3G vì mạng 3G đã được triển khai và thiết bị đầu cuối 3G khả dụng trên

thị trường. M BMS hỗ trợ chuyển giao tần số khi máy thu đi vào vùng phục vụ của

máy phát khác cung cấp tín hiệu tốt hơn.

- Thiết bị đầu cuối di động:

Thiết bị đầu cuối di động 3G đã được sản xuất bởi nhiều nhà cung cấp thiết

bị ở nhiều nơi trên thế giới, và có giá thành không cao.

- Sự khả dụng của dịch vụ:

Dịch vụ MBMS khả dụng ở nhiều nơi trên thế giới khi mà mạng di động 3G

được triển khai.

4.4 Kết luận chương

Trong chương này, tác giả so sánh các tham số của những công nghệ truyền

hình di đông cơ bản đã được nghiên cứu ở phần trước như: công nghệ DVB-H,

DMB, FLO, và công nghệ 3G. Như so sánh về hiệu quả sử dụng phổ, số lượng

kênh, tốc độ, sự khả dụng dịch vụ; so sánh các tham số truyền dẫn; so sánh tham số

mạng máy phát; so sánh lớp truyền tải, dịch dụ, sơ đồ âm thanh/video. Dựa trên

những tham số đó làm cơ sở để đánh giá các công nghệ và chúng ta đánh giá các

công nghệ truyền hình di động theo một số tiêu chí một cách ngắn gọn như dưới

đây: Khắc phục các ảnh hưởng của môi trường truyền dẫn vô tuyến di động, hiệu

quả sử dụng phổ, tiết kiệm công suất tiêu thụ ở máy cầm tay, tốc độ dữ liệu và số

lượng kênh, thời gian chuyển kênh, vùng phủ sóng, thiết bị đầu cuối di động, sự khả

dụng của dịch vụ để làm cơ sở để cho tác giả có hướng đề xuất ứng dụng cho các

công nghệ truyền hình di động.

Chương 5: ĐỀ XUẤT HƯỚNG LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ,

MỘT SỐ ỨNG DỤNG CH O PHÁ T THANH SỐ DI ĐỘNG,

KẾT LUẬN, KHUYẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

5.1 Đề xuất hướng lựa chọn công nghệ và phát triển Mobile TV

Các công nghệ Mobile TV đã nghiên cứu đều có các ưu nhược điểm riêng,

tuy nhiên các công nghệ này đều có khả năng truyền tải các tín hiệu truyền hình di

động. Công nghệ 3G đã được triển khai ở nhiều quốc gia trên thế giới, trong đó

Mobile TV là một loại hình dịch vụ được cung cấp trên nền mạng 3G; công nghệ

DVB-H được triển khai rộng rãi ở các nước Châu Âu; trong khi đó công nghệ DM B

được triển khai chủ yếu ở Hàn Quốc. Các công nghệ 3G, DVB-H và T-DM B là các

công nghệ tiềm năng để truyền tải tín hiệu Mobile TV ở Việt Nam; thực tế, công

nghệ 3G đang bắt đầu được triển khai bởi một số nhà khai thác mạng di động ở Việt

Nam, DVB-H đã được triển khai bởi Tổng Công ty Truyền thông đa phương tiện số

(VTC), T-DMB đã được thử nghiệm bởi Trung tâm D ịch vụ Truyền hình – Đài

Truyền hình Việt Nam.

5.1.1 Hướng lựa chọn Mobile TV phát trên mạng 3G

Trong thực tế, các mạng di động đã và đang được triển khai ở nhiều nước,

truyền hình di động là một loại hình dịch vụ được cung cấp trên các mạng này. Các

dịch vụ truyền hình di động sử dụng các mạng 3G được cung cấp ở chế độ unicast.

Tuy nhiên, khi số lượng người sử dụng dịch vụ Mobile TV đồng thời tăng lên, ví dụ

như số lượng người sử dụng yêu cầu được cung cấp dịch vụ video theo yêu cầu

(VoD) tăng lên, thì chất lượng các dịch vụ truyền thống khác như thoại sẽ bị ảnh

hưởng bởi vì băng thông của mạng 3G bị hạn chế. Ở dạng thông thường nhất,

truyền hình di động có thể khả dụng trên các mạng 2.5G hoặc các mạng 3G ở dạng

cung cấp dịch vụ VoD hoặc Streaming video. Các dịch vụ này dựa trên các kênh

truyền dẫn dành riêng cho mỗi người sử dụng, do đó khả năng xảy ra tắc nghẽn

trong mạng là rất lớn khi số lượng người sử dụng đồng thời tăng lên, đặc biệt là khi

những người sử dụng này yêu cầu được cung cấp các dịch vụ có băng thông lớn.

Mặc dù có băng thông hạn chế, các mạng 3G vẫn có khả năng đảm bảo truyền tải

các tín hiệu truyền hình di động, tác giả đề xuất hướng lựa chọn công nghệ 3G để

truyền tải tín hiệu truyền hình di động ở Việt Nam với các lý do chính như sau:

- Cơ sở hạ tầng mạng: Khi các Doanh nghiệp Viễn thông đã thiết lập cơ sở

hạ tầng mạng di động, để có thể cung cấp các dịch vụ truyền hình di động thì yêu

cầu bổ sung rất ít cơ sở hạ tầng mạng. Điều này là hoàn toàn khả thi với các mạng

3G vì dung lượng truyền dẫn của các mạng này cao hơn so với các mạng 2.5G.

- Không yêu cầu bổ sung thêm phổ tần số: Phổ tần số dành cho 3G đã được

phân bổ, lập kế hoạch. Về mặt lý thuyết, không yêu cầu bổ sung thêm phổ tần số để

có thể cung cấp các dịch vụ truyền hình di động bởi vì nội dung được truyền tải bởi

mạng di động dựa trên phổ tần số hiện tại được dành cho mạng này. Tuy nhiên,

trong thực tế, sự cần thiết bổ sung thêm phổ tần số sẽ liên kết với thuê bao được

cung cấp dịch vụ bởi mạng di động.

- Các máy cầm tay di động khả dụng trên thị trường: Hầu hết các máy cầm

tay di động 3G đều có thể xem được các chương trình truyền hình di động, các máy

cầm tay di động này có giá thành không cao.

- Cước trả khi tải dữ liệu: Sử dụng công nghệ 3G dựa trên việc phân phát nội

dung khi dữ liệu được tải bởi thuê bao, do đó cước được tính khi dữ liệu được tải

về.

- Vùng phủ sóng rộng: Các mạng 3G có vùng phủ sóng rộng lớn, do đó dịch

vụ Mobile TV sẽ được cung cấp tới nhiều khu vực miễn là ở đó có phủ sóng di

động 3G.

- Công nghệ 3G sẽ tiếp tục được nâng cấp để có thể truyền tải dữ liệu ở tốc

độ cao hơn:

 Công nghệ M BMS: Công nghệ dịch vụ broadcast và multicast đa

phương tiện (MBMS) như đã được nghiên cứu là sự mở rộng của công nghệ UMTS,

được thiết kế để hoạt động trên nền mạng 3G. Công nghệ này cho phép kênh lưu

lượng được chia sẻ bởi tất cả người sử dụng khi những người sử dụng này đồng thời

xem cùng chương trình trong cùng một vùng phục vụ. MBMS cung cấp phương

pháp phân phát streaming và phương pháp phân phát download. Phương pháp phân

phát streaming có thể được ứng dụng cho các dịch vụ Mobile TV, trong khi đó

phương pháp download ứng dụng cho các dịch vụ theo yêu cầu như VoD (nội dung

được download về thiết bị di động). M BMS là công nghệ multicast và broadcast

tiềm năng trên mạng 3G khi số lượng người sử dụng đồng thời một chương trình

truyền hình là lớn. Sự nâng cấp hệ thống 3G triển khai ở Việt Nam lên hệ thống

MBM S cũng cần thời gian sau khi 3G được cung cấp phổ biến ở Việt Nam.

 Công nghệ mới như HSPA cung cấp tốc độ dữ liệu tăng đáng kể lên tới

14 Mbps, do đó cung cấp băng thông lớn hơn để truyền tải các dịch vụ Mobile TV.

Các dịch vụ sẽ được cung cấp trên mạng 3G được triển khai tại Việt Nam

gồm:

 Nhóm dịch vụ liên lạc:

- Điện thoại truyền hình (Video call): Cho phép người gọi và người nghe có

thể nhìn thấy hình ảnh của nhau trên điện thoại di động, giống như hai người đang

nói chuyện trực tiếp với nhau;

- Truyền tải đồng thời âm thanh, dữ liệu: Tải các file âm thanh với dung

lượng lớn hơn và tốc độ nhanh hơn (hiện tại GPRS cũng cho tải nhưng với những

file âm thanh có dung lượng thấp và tốc độ chậm);

- Nhắn tin đa p hương tiện (M MS): cho phép truyền tải đồng thời hình ảnh

và âm thanh, các đoạn video clip (dữ liệu động) và văn bản (text) cùng lúc trên bản

tin với tốc độ nhanh và dung lượng lớn.

 Nhóm dịch vụ nội dung giải trí bao gồm:

- Tải phim (Video Dowloading) từ điện thoại di động;

- Xem phim trực tuyến (Video Streaming) trên điện thoại di động với chất

lượng hình ảnh, âm thanh tốt, không bị giật hình hay trễ tiếng (thay vì truy cập

Internet để tải và xem phim );

- Tải nhạc Full Track: Cho phép tải các clip ca nhạc với dung lượng lớn.

 Nhóm dịch vụ thanh toán điện tử (Mobile Payment):

Cho phép thanh toán hóa đơn hay giao giao dịch chuyển tiền…qua tin nhắn

điện thoại di động (nếu khách hàng có tài khoản mở tại ngân hàng và có liên kết với

nhà cung cấp dịch vụ di động). Băng thông rộng sẽ giúp cho thông tin giao dịch

được truyền tải nhanh hơn.

 Nhóm thông tin xã hội bao gồm:

- Truy nhập Internet di động;

- Quảng cáo di động (Mobile Advertizing): Cho phép thực hiện quảng cáo

bằng text (như hiện nay) hoặc quảng cáo dưới dạng tin nhắn đa phương tiện M MS

(video clip) từ nhà cung cấp dịch vụ tới thuê bao theo ngày, giờ, nhất định dựa trên

nhu cầu của khách hàng.

 Nhóm hỗ trợ cá nhân bao gồm:

- Truyền dữ liệu;

- Sao lưu dự phòng dữ liệu;

- Thông báo gửi và nhận email;

- Kết nối từ xa tới mạng Intranet: Cho phép người dùng có thể kết nối từ xa

trên điện thoại di động với các thiết bị điện tử tại văn phòng hay ở nhà…

Như vậy, truyền hình di động là một loại hình dịch vụ tiềm năng được cung

cấp trên mạng 3G tại Việt Nam.

5.1.2 Hướng lựa chọn công nghệ DVB-H

Trong các công nghệ M obile TV, công nghệ quảng bá số tới máy cầm tay

(DVB-H) là công nghệ được thị trường chấp nhận và hỗ trợ nhiều nhất trên toàn thế

giới với hàng trăm công ty phát triển các dịch vụ, thiết bị, phần cứng và phần mềm

cho tiêu chuẩn. DVB-H là sự mở rộng của công nghệ quảng bá video số mặt đất

(DVB-T) với các tính năng được thiết kế để có thể tiết kiệm nguồn ở máy thu (do

công suất pin hạn chế) và đảm bảo chất lượng thu tốt trong môi trường vô tuyến di

động. Các ưu điểm chính của DVB-H là:

- Đây là một tiêu chuẩn mở và đã được triển khai thương mại rộng rãi ở hơn

35 nước trên thế giới. DVB-H được sử dụng phổ biến ở Châu Âu để truyền dẫn tín

hiệu truyền hình di động mặt đất và qua vệ tinh ở chế độ công suất thấp cho các

thiết bị có công suất pin tiêu thụ thấp. Bởi vì DVB-H là một tiêu chuẩn mở, điều

này tạo ra sự cạnh tranh và phát triển, do đó sẽ làm giảm giá thành máy đầu cuối

Mobile TV và các gói dịch vụ.

- DVB-H sử dụng giao diện không gian OFDM . OFDM cung cấp hiệu quả

sử dụng phổ tần số, khắc phục ảnh hưởng của truyền dẫn đa đường và cung cấp chất

lượng thu tốt. OFDM làm việc tốt trong các mạng đơn tần được sử dụng cho M obile

TV.

- Kỹ thuật để tiết kiệm nguồn trong DVB-H là kỹ thuật cắt lát thời gian,

trong đó các dịch vụ truyền hình khác nhau được phát thành các cụm. Điều này cho

phép máy thu ở chế độ sleep và chỉ bật nguồn khi thu tín hiệu của dịch vụ mong

muốn. Kỹ thuật này có thể tiết kiệm tới 90% năng lượng so với DVB-T.

- DVB-H cung cấp tốc độ cao lên tới 15 Mbps, cho phép truyền dẫn đồng

thời nhiều kênh Mobile TV tuỳ thuộc vào chất lượng mong muốn.

- DVB-H là một tiêu chuẩn linh hoạt với một dải rộng các lựa chọn để thiết

kế mạng.

- Công nghệ này cũng hỗ trợ các dịch vụ âm thanh và radio số và bổ sung

các dịch vụ tải clip khả dụng trên mạng tế bào.

- Máy cầm tay yêu cầu công suất tiêu thụ thấp với thông lượng dữ liệu cao.

- Công nghệ này có thể chia sẻ phổ tần số và cơ sở hạ tầng với các mạng

truyền hình số mặt đất DVB-T đã được triển khai ở Việt Nam.

Mặc dù có các ưu điểm trên, DVB-H cũng tồn tại một số nhược điểm cần chú

ý sau đây:

- DVB-H dễ bị ảnh hưởng bởi sự biến đổi tín hiệu và các vấn đề đồng bộ;

- Thời gian chuyển kênh cao;

- Các máy cầm tay để thu được dịch vụ có giá thành cao;

- DVB-H yêu cầu công suất máy phát cao; DVB-H yêu cầu mật độ máy phát

cao tương tự như mạng tế bào, để cung cấp vùng phủ sóng trong nhà chấp nhận

được ở các vùng đô thị.

- Các tần số UHF lý tưởng để truyền tín hiệu DVB-H, tuy nhiên băng tần

này hầu như đã kín để truyền tải các chương trình truyền hình mặt đất ở Việt Nam.

Với các phân tích trên và các nghiên cứu, đánh giá về công nghệ DVB-H, tác

giả đề xuất hướng lựa chọn công nghệ DVB-H để truyền tải tín hiệu truyền hình di

động ở Việt Nam.

 Mô hình triển khai hệ thống DVB-H của VTC

Thực tế, tổng công ty truyền thông đa p hương tiện số VTC, cụ thể hơn là công

ty truyền hình di động VTC đã tiến hành cung cấp dịch vụ DVB-H tới người sử

dụng ở Việt Nam vào cuối năm 2006.

Để các kênh truyền hình có thể hiện thị rõ nét với chất lượng cao trên các thiết

bị xem truyền hình di động và đi kèm với nó là các tiện ích tương tác đặc thù; các

luồng tín hiệu chứa nội dung phải được đóng gói, truyền tải và giải mã trong một

quy trình khép kín, đồng bộ. Đó là một trong những thế mạnh vượt trội của chuẩn

công nghệ truyền hình di động DVB-H. Hình 5.1 mô tả mô hình triển khai dịch vụ

truyền hình di động DVB-H của VTC.

Hình 5.1: M ô hình triển khai DVB-H của VTC.

Đầu tiên, nội dung các kênh truyền hình (VTC1, VTC2, VTC3, …) sẽ được

tự động sửa đổi cho phù hợp với tiêu chuẩn DVB-H. Sau đó những nội dung này sẽ

được đưa tới “Hệ thống quản lý truyền hình di động (VTC MOBILE TV)” và được

chuyển trực tiếp tới module “Đóng gói dịch vụ” (IP Encapsulator & IP Encapsulator

Mangager). Tại đây nội dung các chương trình được đóng gói lại thành dòng dữ liệu

IP và dòng tín hiệu IP này tiếp tục được mã hóa theo một cách thức đã được ngầm

định sẵn. Để giải mã được dòng IP này cần phải có khóa giải mã chương trình. Ở

quy trình tiếp theo, dòng IP tiếp tục được đóng thành các gói MPE-FEC (nhằm tác

dụng sửa các gói tin bị lỗi xảy ra khi truyền tải). Các gói MPE-FEC này sau đó

được thực hiện cắt lát cắt thời gian (time slicing – có tác dụng tiết kiệm năng lượng

cho các thiết bị thu). Cuối cùng các gói tin này tiếp tục được nén thành dòng truyền

tải M PEG-2, sẵn sàng truyền ra “Mạng phát hình DVB-H”. Tín hiệu được đưa ra

máy phát sóng kỹ thuật số DVB-H để phát quảng bá giống như truyền hình số mặt

đất.

Toàn bộ các thao tác trong quy trình “Đóng gói dịch vụ” đều nằm dưới tầm

kiểm soát của khối “quản lý dịch vụ quảng bá” (Broadcast Service M anager -

BSM). Khối BSM này sẽ điều khiển khối “Đóng gói dịch vụ” để khối này có thể

nhận đúng những dòng tín hiệu của các kênh chương trình được đưa vào cũng như

cách thức mã hóa các gói IP. Đồng thời với quy trình đó, BSM sẽ phát ra khóa giải

mã chương trình và đưa tới khối “Quản lý thuê bao” (Broadcast Account Manager -

BAM), sẵn sàng chuyển tới thiết bị di động để giải mã dòng tín hiệu các nội dung

phát sóng. Ngoài ra, BSM còn tạo ra một hướng dẫn dịch vụ điện tử ESG

(Electronic Service Guide) gửi tới khối “Đóng gói dịch vụ”. Khối này sẽ đóng gói

các tín hiệu ESG theo một cách riêng và chuyển tới máy phát để phát kèm các luồng

tín hiệu chính nhằm giúp khán giả có thể trực tiếp truy cập thông tin về các kênh

dịch vụ, lịch phát sóng, các thông tin mô tả chương trình, các dịch vụ giá trị gia tăng

kèm theo chương trình hay liệt kê về giá của các gói dịch vụ truyền hình...

Như vậy là dòng tín hiệu sau khi ra khỏi khối “Đóng gói dịch vụ” sẽ được

phát quảng bá qua các máy phát hình DVB-H (giống như tín hiệu truyền hình số

mặt đất nhưng đích đến là các thiết bị di động cầm tay). Tại các thiết bị thu và giải

mã sóng truyền hình di động (điện thoại di động có chức năng xem truyền hình),

khán giả đã có thể xem được các chương trình cũng như sử dụng các dịch vụ miễn

phí. Đối với các dịch vụ phải trả phí thì người dùng sẽ mua dịch vụ bằng cách gửi

yêu cầu mua dịch vụ từ thiết bị di động của mình tới hệ thống “Quản lý thuê bao” –

BAM của VTCmobile thông qua đường truyền của mạng điện thoại di động mà họ

đang sử dụng. Như trong hình vẽ miêu tả, thiết bị cầm tay di động sẽ gửi yêu cầu

mua dịch vụ thông qua kết nối GPRS của “Mạng điện thoại di động” (được cung

cấp bởi Vinaphone, Viettel, M obiphone,…), tại đây những yêu cầu đó tiếp tục được

bộ phận quản lý mạng điện thoại di động gửi tới bộ phận quản lý thuê bao BAM.

Hoặc nếu thiết bị có khả năng kết nối WLAN thì thiết bị cầm tay di động có thể gửi

yêu cầu mua kênh trực tiếp tới hệ thống quản lý truyền hình di động qua kết nối

WLAN truyền ngay trên Internet.

Sau khi nhận được yêu cầu từ người sử dụng, hệ thống quản lý thuê bao

BAM truyền hình di động cùng với hệ thống tính cước sẽ kiểm tra thông tin của

người sử dụng (kiểm tra tài khoản dịch vụ của người sử dụng, cặp IMEI - SeriSIM,

…) xem có đầy đủ thông tin hợp lệ hay không, nếu hợp lệ thì khóa giải mã sẽ được

hệ thống gửi ngược trở lại máy di động của khán giả qua đường GPRS để thiết bị có

thể giải mã được những nội dung chương trình và các tiện ích đi kèm. Thiết bị cầm

tay di động sau khi nhận được khóa giải mã thì sẽ dùng nó để giải mã dòng chương

trình và người sử dụng sẽ mở được nội dung mà mình muốn xem. Ngược lại nếu

thông tin kiểm tra thấy không hợp lệ thì hệ thống quản lý truyền hình di động sẽ gửi

ngược lại cho máy di động một thông báo lỗi để người sử dụng dịch vụ biết đã có

lỗi xảy ra trong quá trình thao tác sử dụng hoặc yêu cầu sử dụng dịch vụ.

Tuy nhiên, vấn đề chính khi phát triển dịch vụ truyền hình di động của VTC

là thiết bị đầu cuối di động, hiện tại trên thị trường Việt Nam chỉ có máy cầm tay

DVB-H do Nokia cung cấp, các máy cầm tay này không có khả năng tương tác với

các mạng di động tế bào và giá thành còn tương đối cao.

Với các ưu nhược điểm trên và sự triển khai thử nghiệm thực tế của công ty

truyền hình di động VTC tại Việt Nam, công nghệ DVB-H hứa hẹn là công nghệ

truyền hình di động tiềm năng ở Việt Nam khi máy đầu cuối cầm tay di động trở

nên phổ thông, cước phí giảm, và các nội dung được cung cấp trở nên phong phú

hơn.

5.1.3 Hướng lựa chọn công nghệ DMB

Công nghệ quảng bá đa phương tiện số (DMB) là công nghệ phát triển dựa

trên hệ thống Eureka 147 đối với quảng bá âm thanh số. DMB sử dụng ghép kênh

phân chia theo thời gian, cho phép máy thu tắt nguồn trong các khoảng lấy mẫu để

tiết kiệm công suất, tuy nhiên kỹ thuật này chưa đạt được hiệu quả tiết kiệm công

suất cao. DM B sử dụng các phân bổ băng thông 1.5 M Hz để truyền tải tín hiệu

truyền hình di động. Các ưu điểm chính của DMB là:

- DM B là tiêu chuẩn mở và đã được triển khai thương mại rộng rãi ở hơn 11

nước trên thế giới, đặc biệt là ở Hàn Quốc;

- DM B có khả năng chống nhiễu tốt;

- Công suất truyền dẫn yêu cầu đối với T-DMB thấp;

- Thời gian chuyển kênh thấp;

- Các mạng quảng bá âm thanh số (DAB) dựa trên công nghệ Eureka 147 có

thể được sử dụng cho T-DMB;

- Băng tần VHF và băng tần L có thể được sử dụng cho DMB.

Mặc dù có các ưu điểm trên, DMB có một số nhược điểm cần chú ý là:

- Số lượng kênh truyền hình di động ít;

- Phổ tần số yêu cầu bổ sung nếu số lượng lớn kênh truyền hình di động

được truyền tải;

- Số lượng lớn các máy phát được yêu cầu để cung cấp vùng phủ sóng phù

hợp.

- Máy thu DMB hiện nay chưa phổ biến.

 Thử nghiệm công nghệ T-DM B của Đài truyền hình Việt Nam

Ở Việt Nam, công nghệ T-DMB đã được triển khai thử nghiệm bởi Trung

tâm dịch vụ truyền hình – Đài truyền hình Việt Nam vào năm 2008. Quá trình thử

nghiệm các loại thiết bị đầu cuối và nội dung dịch vụ tại Việt Nam đã cho kết quả

tốt sau khi hơn 50 thiết bị đầu cuối với các chủng loại khác nhau được phân cho

biên tập viên, các chuyên gia và cán bộ Đài Truyền hình Việt Nam ở các lứa tuổi

khác nhau để đánh giá, phân tích.

Kế hoạch thử nghiệm công nghệ T-DMB tại Việt Nam diễn ra vào tháng

9.2008, với các nhóm tham gia thử nghiệm gồm: Trung tâm dịch vụ truyền hình –

Đài truyền hình Việt Nam (BroadtechSC), Viện nghiên cứu điện tử viễn thông Hàn

Quốc (ETRI), Học viện công nghệ Bưu chính Viễn thông (PTIT). Thử nghiệm T-

DMB được phát trên kênh 10 (tần số: 206 – 214 M Hz) với máy phát số có công suất

300 W, bán kính phủ sóng khoảng 3 km, địa điểm thử nghiệm đánh giá là tại Hà

Nội và Thành phố Hồ Chí Minh.

Hình 5.2: Sơ đồ khối thử nghiệm T-DMB tại Hà Nội.

Mục tiêu của kế hoạch thử nghiệm là để đánh giá các đặc tính chính của hệ

thống, bao gồm:

- Đánh giá nhiễu;

- Truyền dẫn trên băng tần VHF với máy thu di động;

- Đánh giá các máy thu T-DM B của các nhà sản xuất khác nhau;

- Phân bổ 4 khối T-DM B tuân theo tiêu chuẩn Châu Âu và H àn Quốc để lựa

chọn tiêu chuẩn phù hợp với Việt Nam;

- Mở rộng vùng phủ sóng để đánh giá chính xác tất cả các đặc tính của hệ

thống khi làm việc với công suất cao.

 Các đặc tính của hệ thống thử nghiệm:

- Số chương trình: 02;

- Tần số phát: Kênh 10 (206 – 214 MHz);

- Số khối DMB: 4 khối tuân theo tiêu chuẩn của Châu Âu và Hàn Quốc;

- Công suất phát: 300 W/kênh số;

- Vùng phủ sóng: ~ 3 Km;

- Anten phát: Sử dụng anten lưỡng cực, băng tần hoạt động VHF, 04 panel

phát quảng bá đi 4 hướng, chiều cao anten ~100 m.

 Các kết quả thử nghiệm cho thấy:

- Chất lượng hình ảnh rõ nét;

- Phát quảng bá tín hiệu T-DM B trên kênh 10 không gây nhiễu tới các kênh

khác;

- Vùng phủ sóng có bán kính rộng mặc dù công suất máy phát thấp chỉ cỡ

300 W.

 Qua giai đoạn thử nghiệm công nghệ T-DM B tại Việt Nam, một số kết

luận được rút ra là:

- T-DMB truyền dẫn rất hiệu quả đối với máy thu di động do sử dụng băng

tần III trong dải tần VHF;

- T-DMB có phân bổ chương trình linh hoạt bởi vì băng thông của khối chỉ

là 1.536 MHz;

- Các máy thu (bao gồm cả máy thu cầm tay, máy thu trên ô tô...) được hỗ

trợ rộng rãi;

- Có khả năng thiết kế mạng đơn tần SFN;

- T-DMB có khả năng cung cấp truyền hình tương tác, Video theo yêu cầu

(VoD)...

Trong tương lai, thử nghiệm công nghệ T-DMB tại Việt Nam sẽ cần mở rộng

vùng phủ sóng để kiểm tra đầy đủ nhiễu và tính di động, thiết kế mạng đơn tần SFN

và các bộ gap-filler để tăng vùng phủ sóng trong nhà, đề nghị chính sách phân bổ

tần số ở băng tần III trong dải tần VHF cho phát thanh số di động và truyền hình di

động.

Việc triển khai dịch vụ Truyền hình số di động T-DMB tại Việt Nam nhằm

đáp ứng chủ trương số hóa phát thanh, truyền hình của Chính phủ, theo kịp xu thế

trên thế giới. Dịch vụ T-DMB khai thác hiệu quả nguồn tài nguyên tần số trên băng

III. T-DMB sẽ đáp ứng được nhu cầu của xã hội về giao thông, thời tiết, cảnh báo

thiên tai…

Theo tính toán của đề án, với một triệu điện thoại bán ra thị trường được hỗ

trợ công nghệ T-DMB và số người sử dụng dịch vụ thường xuyên khoảng 300.000

người trên cả nước, dịch vụ này có khả năng đem lợi nhuận nhanh.

Như vậy, với các ưu nhược điểm riêng về mặt công nghệ và thực trạng về về

tình hình triển khai, thử nghiệm của các công ty, doanh nghiệp viễn thông, Đài

truyền hình Việt Nam, các công nghệ 3G, DVB-H và T-DMB là các công nghệ tiềm

năng để truyền tải tín hiệu di động ở Việt Nam.

5.2 Một số ứng dụng cho phát thanh số di động

5.2.1 Dịch vụ âm thanh

Mục tiêu của các dịch vụ âm thanh là phân phối các chương trình radio số thay

thế radio VHF tương tự. So với radio tương tự, các dịch vụ âm thanh đạt được chất

lượng CD nhờ sử dụng kỹ thuật mã hoá nguồn MUSICAM (MPEG-1, 2 Lớp 2).

Các chương trình radio được phát bởi dịch vụ này có thể ở chế độ mono hoặc

stereo.

5.2.2 Dịch vụ video

Dịch vụ video cho phép phân phát nội dung đa phương tiện tới các máy cầm

tay di động. Vấn đề chính khi phân phát dịch vụ video là băng thông hạn chế. Do

đó, dịch vụ video cần sử dụng các thuật toán nén hiệu quả như mã hoá video tiên

tiến MPEG-4 (MPEG-4 AVC) hay còn gọi là H.264. Độ phân giải thông thường

nhất đối với video trong môi trường vô tuyến di động là CIF (352 x 288 pixels) với

tốc độ làm tươi là 30 khung/giây. CIF yêu cầu tốc độ dữ liệu khoảng 250-300 Kbps.

Các độ phân giải khác đạt được là QCIF (176 x 144 pixels), QVGA (320 x240) và

WDF (384 x 244 pixels), ở tốc độ làm tươi là 30 khung/giây.

5.2.3 Dịch vụ dữ liệu

Dịch vụ dữ liệu được cung cấp trên nền IP. Đường hầm IP cho phép đóng

gói các gói IP thành các gói dịch vụ dữ liệu. Nhờ đó các ứng dụng phổ biến TCP/IP

như Web, giao thức truyền tải tệp (FTP), và SM TP (e-mail) có thể được truyền tải.

5.3 Kết luận, khuyến nghị, hướng phát triển

5.3.1 Kết luận: Đề tài đã nghiên cứu các công nghệ truyền hình di động bao gồm: Truyền

hình di động phát qua mạng 3G, công nghệ DVB-H, công nghệ DM B và công nghệ

MediaFLO. Các công nghệ này đã và đang được thử nghiệm, triển khai ở nhiều

quốc gia trên thế giới và được tiêu chuẩn hoá bởi các tổ chức tiêu chuẩn Quốc tế

như ETSI, TIA, IEC, IETF, và ITU. Mỗi công nghệ truyền hình di động đều có các

ưu nhược điểm riêng, tuy nhiên như đã nghiên cứu và phân tích, các công nghệ này

đều có khả năng truyền tải các tín hiệu truyền hình di động. Tác giả của đề tài đã đề

xuất hướng lựa chọn công nghệ Mobile TV phát qua mạng 3G, và công nghệ DVB-

H tại Việt Nam.

- Công nghệ 3G có thể truyền tải tín hiệu truyền hình di động ở chế độ

unicast từ điểm-tới-điểm, khi nâng cấp lên công nghệ MBMS thì khả năng truyền

multicast và broadcast tới nhiều người sử dụng là dễ dàng. Công nghệ 3G có băng

thông hạn chế, nên số lượng người sử dụng đồng thời dịch vụ không nhiều và tốc độ

truyền tải dữ liệu không cao, khi số lượng người sử dụng dịch vụ đồng thời tăng lên

thì chất lượng của các dịch vụ truyền thống khác như thoại sẽ bị ảnh hưởng. Tuy

nhiên, công nghệ 3G lại có ưu điểm nổi trội là phổ tần số không cần phân bổ lại cho

dịch vụ truyền hình di động, vùng phủ sóng của mạng 3G rộng khắp, thiết bị đầu

cuối di động phong phú về chủng loại và có giá thành không cao. Tương lai, khi

công nghệ 3G được nâng cấp lên HSPA thì băng thông sẽ đảm bảo lớn hơn. Ở Việt

Nam, các nhà khai thác mạng di động đã và đang bắt đầu triển khai công nghệ 3G,

do vậy, truyền hình di động sẽ là một dịch vụ tiềm năng được cung cấp trên các

mạng này. M ột trong những tiêu chí để thu hút người sử dụng dịch vụ M obile TV

qua mạng 3G là cần đảm bảo chất lượng dịch vụ, do đó hạ tầng mạng cần phải được

tối ưu thường xuyên. Nội dung M obile TV cung cấp qua mạng 3G cũng cần phong

phú, phù hợp với nhu cầu của người sử dụng tại Việt Nam. M ột trong những tiêu

chí quan trọng khác là giá cước dịch vụ cần được áp dụng hợp lý để thu hút người

sử dụng dịch vụ. Thị trường thiết bị đầu cuối 3G, trong đó có cài đặt các ứng dụng

để truy nhập dịch vụ M obile TV, cũng là một trong những yếu tố hết sức quan trọng

thúc đẩy sự phát triển loại hình dịch vụ này.

- Công nghệ DVB-H là công nghệ broadcast phát tín hiệu truyền hình di

động đã được thương mại hoá rộng rãi ở các nước Châu Âu và triển khai, thử

nghiệm ở một số nước Châu Á, M ỹ. Công nghệ DVB-H khắc phục được các ảnh

hưởng của môi trường truyền dẫn vô tuyến di động với các kỹ thuật như mã hoá

xoắn, mã Reed-Solomon, ghép xen theo độ sâu, điều chế OFDM . DVB-H sử dụng

kỹ thuật cắt lát thời gian để tiết kiệm pin, hiệu quả sử dụng phổ cao, hỗ trợ chuyển

giao tốt và có bán kính phủ sóng lớn. DVB-H có thể cung cấp nhiều kênh truyền

hình di động đồng thời, và có tốc độ truyền tải cao. DVB-H tiết kiệm chi phí đầu tư

vào cơ sở hạ tầng mạng với các nước đã có sẵn mạng DVB-T truyền tải tín hiệu

truyền hình số mặt đất. DVB-H truyền dẫn lý tưởng trên băng tần UHF, tuy nhiên

băng tần này hầu như đã kín để truyền các kênh truyền hình mặt đất. Ở Việt Nam,

công nghệ DVB-H đã được triển khai bởi VTC vào cuối năm 2006 trên cơ sở hạ

tầng mạng DVB-T đã thiết lập của VTC. Tuy nhiên, hiện nay trên thị trường ở Việt

Nam, thiết bị đầu cuối di động DVB-H chưa phong phú về chủng loại.

- Công nghệ T-DM B là công nghệ broadcast phát tín hiệu truyền hình di

động đã được thương mại hoá chủ yếu ở Hàn Quốc và triển khai thử nghiệm ở một

số nước Châu Âu, Châu Á. T-DM B có khả năng khắc phục được các ảnh hưởng của

môi trường truyền dẫn vô tuyến di động, với các kỹ thuật như mã xoắn, mã Reed-

Solomon, ghép xen theo thời gian, ghép xen theo tần số, điều chế OFDM . T-DMB

sử dụng kỹ thuật phân kênh theo thời gian để tiết kiệm pin, nhưng hiệu quả tiết

kiệm không cao. T-DM B có bán kính phủ sóng lớn, hiệu quả sử dụng phổ không

cao, tốc độ truyền tải dữ liệu thấp hơn so với DVB-H và cung cấp số lượng kênh

truyền hình di động không nhiều. Thiết bị đầu cuối di động T-DMB được cung cấp

bởi một số nhà sản xuất ở Hàn Quốc và cũng chưa phổ biến. Ở Việt Nam, Trung

tâm dịch vụ truyền hình – Đài truyền hình Việt Nam phối hợp với Viện ETRI Hàn

Quốc, Học viện Bưu chính Viễn thông PTIT đã tiến hành thử nghiệm công nghệ T-

DMB trong phạm vi bán kính nhỏ tại Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh vào năm

2008, kết quả thử nghiệm cho thấy T-DMB có chất lượng tín hiệu khá tốt.

- Công nghệ MediaFLO là công nghệ độc quyền của hãng Qualcomm, được

triển khai ở Mỹ, thử nghiệm ở Anh, Hồng Kông và Đài Loan. MediaFLO khắc phục

được các ảnh hưởng của môi trường vô tuyến di động với các kỹ thuật như mã

Turbo, mã Reed-Solomon, cấu trúc interlace, điều chế OFDM . MediaFLO sử dụng

kỹ thuật ghép kênh phân chia theo thời gian để tiết kiệm pin, hiệu quả sử dụng phổ

cao, số lượng kênh truyền hình di động khá nhiều, tốc độ truyền tải dữ liệu cao, bán

kính phủ sóng rộng, hỗ trợ chuyển giao tốt. Thiết bị đầu cuối di động mang tính độc

quyền của Qualcomm.

5.3.2 Khuyến nghị:

- Theo tác giả, ở Việt Nam, công nghệ quảng bá được đề xuất sử dụng là

DVB-H sẽ có ưu điểm khi phát các kênh truyền hình quảng bá không theo yêu cầu.

Còn khi phát các kênh truyền hình theo yêu cầu (dưới dạng clip ngắn) thì công nghệ

3G nên được sử dụng. Để phát quảng bá các kênh truyền hình di động qua mạng 3G

thì bắt buộc phải nâng cấp lên công nghệ MBM S.

- Đối với triển khai DVB-H sẽ có thuận lợi là công nghệ đã được tiêu chuẩn

hoá và chấp thuận triển khai ở Châu Âu, hiệu quả sử dụng phổ tần cao, số lượng

kênh chương trình trên băng thông truyền hình lớn, kế thừa được hạ tầng của DVB-

T, sẽ được các nhà sản xuất thiết bị lớn hỗ trợ, phù hợp đối với các nhà khai thác

truyền hình số quảng bá đang sử dụng DVB-T.

- Đối với triển khai 3G sẽ có nhiều thuận lợi nhờ ưu thế về số lượng thuê

bao, mạng phủ sóng và được hỗ trợ bởi nhiều nhà sản xuất thiết bị di động lớn, phù

hợp với các nhà khai thác di động hiện nay (đặc biệt là các nhà khai thác di động đã

được cấp phép 3G).

- Đối với các nhà quản lý chính sách:

+ Các nhà quản lý chính sách nên có chính sách khuyến khích sự phát triển

dịch vụ truyền hình di động ở Việt Nam, đặc biệt là thị trường máy đầu cuối di

động; đưa ra các chuẩn công nghệ, xây dựng các tiêu chuẩn và quy chuẩn đối với

truyền hình di động cho phù hợp tại Việt Nam; khuyến khích việc kết hợp giữa các

nhà cung cấp nội dung và các nhà khai thác có cơ sở hạ tầng mạng.

+ Phổ tần số: Vấn đề chính khi triển khai hệ thống Mobile TV là truy nhập

tới phổ tần số cần thiết để hỗ trợ các dịch vụ. Sự khả dụng và chi phí phổ tần sẽ

quyết định lựa chọn triển khai công nghệ khả dụng tới nhà khai thác. Phổ tần số khả

dụng nên được phân bổ hợp lý cho các đơn vị, doanh nghiệp cung cấp dịch vụ

Mobile TV để đảm bảo hiệu quả sử dụng phổ tần số, không gây nhiễu và không bị

ảnh hưởng bởi nhiễu của các dải tần số lân cận.

+ Cơ sở hạ tầng mạng: Để tiết kiệm chi phí khi triển khai dịch vụ M obile

TV, các đơn vị, doanh nghiệp nên sử dụng tối đa cơ sở hạ tầng mạng hiện có nếu cơ

sở hạ tầng mạng phù hợp nâng cấp để cung cấp dịch vụ M obile TV.

+ Hiện nay đang có xu thế hội tụ giữa viễn thông và quảng bá, các công

nghệ này chính là những nhân tố chính cho quá trình hội tụ này. Trên thế giới hiện

nay, chưa có một mô hình kinh doanh truyền hình di động nào mang lại hiệu quả

kinh doanh như mong đợi vì việc triển khai dịch vụ hầu hết được thực hiện do đơn

lẻ nhà cung cấp: hoặc là nhà cung cấp dịch vụ quảng bá đứng độc lập (đối với

DVB-H hoặc T-DM B) hoặc là nhà cung cấp dịch vụ viễn thông độc lập. Vì vậy, các

nhà quản lý chính sách nên khuyến khích việc kết hợp giữa các nhà cung cấp dịch

vụ quảng bá và nhà cung cấp dịch vụ viễn thông kết hợp với nhau để mang lại hiệu

quả thực sự cho việc triển khai dịch vụ ở Việt Nam.

- Đối với các doanh nghiệp, nhà khai thác dịch vụ Mobile TV:

+ Các nhà khai thác triển khai các dịch vụ Mobile TV nên tập trung vào đảm

bảo chất lượng kinh nghiệm người xem, và p hân phát các dịch vụ đáp ứng yêu cầu

của khách hàng ở giá cả hợp lý. Các đặc tính quyết định chất lượng kinh nghiệm

người xem gồm:

 Chất lượng video

 Chất lượng âm thanh

 Thời gian truy nhập chương trình TV

 Tốc độ chuyển kênh

 Nội dung hấp dẫn: Người sử dụng có xu hướng lựa chọn các dịch vụ

Mobile TV nếu nhà khai thác cải tiến nội dung thu hút họ.

+ Triển khai Mobile TV được xem là thành công nếu nó đóng góp tích cực

vào kinh doanh của nhà khai thác. Các nhà khai thác tạo ra các dịch vụ video hấp

dẫn có thể thu được lợi nhuận đáng kể và trở thành nhà cung cấp có thương hiệu

hàng đầu.

+ Vùng phủ sóng: Dịch vụ Mobile TV nên được cung cấp với vùng phủ sóng

rộng khắp và đảm bảo chất lượng tốt cho khách hàng (dịch vụ cần được cung cấp ở

mọi thời điểm và ở mọi nơi, chất lượng hình ảnh và âm thanh yêu cầu đảm bảo, đặc

biệt là vùng phủ sóng trong nhà).

+ Nội dung Mobile TV: Nội dung giữ vai trò quan trọng quyết định sự lựa

chọn dịch vụ Mobile TV. Bởi vì người xem dịch vụ mobile TV trong một khoảng

thời gian ngắn, chuyển kênh nhanh hơn và thường xuyên hơn, nên nhà cung cấp nội

dung nên tạo ra nội dung và dịch vụ phong phú, có thời lượng ngắn và tương tác

nhanh, phù hợp với khán giả. Mọi người hướng tới xem Mobile TV trong khi đi du

lịch, ở nhà hoặc giờ ăn trưa ở công sở, nên các nội dung sau sẽ thu hút người xem:

 Các kênh truyền hình trực tiếp các sự kiện

 TV theo chủ đề: Tổng hợp, thời sự, tin tức, thể thao, giải trí, âm nhạc,

tuổi trẻ, khám phá, phim ngắn, phim hoạt hình, hài hước, quảng cáo, shopping…

Các nghiên cứu cho thấy rằng, khách hàng mong muốn có hướng dẫn

chương trình điện tử (EPG) khi xem nội dung Mobile TV. Nội dung cần phải được

bảo vệ từ việc bị sao chép.

- Thiết bị đầu cuối di động: Thiết kế điện thoại mới nhỏ, pin tiêu thụ thấp,

bộ nhớ lớn, chất lượng thu tốt và có độ phân giải màn hình với hình ảnh sáng rõ,

mẫu mã phong phú, giá cả hợp lý, có khả năng tương tác với các mạng tế bào. Thiết

kế giao diện dễ sử dụng là đặc tính quan trọng quyết định sự thành công của M obile

TV.

- Các nhà khai thác có thể thực hiện nhiều lựa chọn thanh toán cước cho các

dịch vụ Mobile TV, mỗi phương thức có các ưu nhược điểm riêng. Các lựa chọn

khác nhau có thể phù hợp với các kiểu khách hàng khác nhau hoặc các kiểu nội

dung khác nhau.

- Các công nghệ phải cung cấp kênh phản hồi cho phép các dịch vụ tương

tác hoặc các dịch vụ chuyển giao.

- Mô hình kinh doanh: Hiện nay trên thế giới chưa có một mô hình kinh

doanh nào được xem là tốt nhất đối với các công nghệ Mobile TV, do đó các đơn vị,

doanh nghiệp nên nghiên cứu và triển khai mô hình kinh doanh phù hợp tại Việt

Nam để đạt được lợi nhuận khi cung cấp dịch vụ M obile TV.

5.3.3 Hướng phát triển

- Nghiên cứu tiếp về các dịch vụ tương tác và phối hợp giữa các nhà khai

thác di động và truyền hình quảng bá.

TÀI LIỆU THAM KH ẢO

[1] Amitabh Kumar, Mobile TV: DVB-H, DMB, 3G Systems and Rich Media

Applications, Elservier Inc, 2007.

[2] Borko Furht, Syed Ahson, Handbook of Mobile Broadcasting: DVB-H, DMB,

ISDB-T, AND MEDIAFLO, CRC Press, 2008.

[3] Clint Smith, Daniel Collins, 3G Wireless Networks, M cGraw-Hill, 2002.

[4] Daniel M inoli, IP Multicast with Applications to IPTV and Mobile DVB-H, John

Wiley & Sons, 2008.

[5] Kamel Haddad, DVB-H in Denmark Technical and Economic Aspects, Master’s

Thesis, Technical University of Denmark, 2007.

[6] Frank Hartung, Uw e Horn, Jorg Huschke, Markus Kampmann, Thorsten

Lohmar, and M agnus Lundevall, “Delivery of Broadcast Services in 3G

Networks”, IEEE Transactions on Broadcasting, Vol. 53, No. 1, March 2007.

[7] Murali R. Chari, Fuyun Ling, Ashok Mantravadi, Raghuraman Krishnamoorthi,

Rajiv Vijayan, G. Kent Walker, and Rob Chandhok, “FLO Physical Layer: An

Overview”, IEEE Transactions on Broadcasting, Vol. 53, No. 1, March 2007.

[8] Gerard Faria, Jukka A. Henriksson, Erik Stare, and Pekka Talmola, “DVB-H:

Digital Broadcast Services to Handheld Devices”, Proceedings of The IEEE,

Vol. 94, No. 1, January 2006.

[9] Juan-Antonio Ibanez, Thorsten Lohmar, Dalibor Turnia, and Aurelie Zanin,

“Mobile TV over 3G Networks – Services and Enablers Evolution”, Ericsson

Review, No. 1, 2008.

[10] Rainer Hoeckmann, Ralf Toenjes, and Michael Knappmeyer, “Multimedia

Broadcast Multicast Services in Mobile Networks”, 2006.

[11] Martin Bakhuizen and Uwe Horn, “Mobile Broadcast/Multicast in Mobile

Networks”, 2005.

[12] ETSI EN 300 401, “Radio Broadcasting Systems; Digital Audio Broadcasting

(DAB) to mobile, portable and fixed receivers”, 1997.

[13] ETSI ES 201 735, “Digital Audio Broadcasting (DAB); Internet Protocol (IP)

datagram tunnelling”, 2000.

[14] ETSI TS 102 428, “Digital Audio Broadcasting (DAB); DMB video service;

User Application Specification”, 2005.

[15] ETSI TS 102 427, “Digital Audio Broadcasting (DAB); Data Broadcasting –

MPEG–2 TS streaming”, 2005.

[16] ETSI TS 102 589, “Forward Link O nly Air Interface; Specification for

Terrestrial Mobile; Multimedia Multicast”, 2009.

[17] Revolutionizing M ultimedia, “FLO Technology Overview”, QU ALCOMM.

[18] ITU-R BT.1833, “Broadcasting of Multimedia and Data Applications for

Mobile Reception by Handheld Receivers ”, 200