Luận Văn Thạc Sĩ Về Tích Hợp Hệ Thống Internet Trong Hạ Tầng Truyền Hình Số

Nghiên cứu chuyên sâu Tích hợp Internet vào Hạ tầng Truyền hình Số: Luận Văn Thạc Sĩ, phương pháp luận hiện đại, kết quả ứng dụng thực tế trong

• Tác giả: Trần Nam Trung
• Người hướng dẫn: PGS, TS Vũ Duy Lợi
• Trường học: Đại học quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ thông tin
• Đề tài: Tích Hợp Internet Vào Hạ Tầng Truyền Hình Số
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2004
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• BẢNG DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH SỐ
• 1.1. YÊU CẦU TÍCH HỢP ỨNG DỤNG
• 1.2. TIÊU CHUẨN TRUYỀN HÌNH SỐ
• 1.2.1. CẤU TRÚC KHUNG, MÃ HÓA KÊNH, ĐIỀU CHẾ DỊCH VỤ VỆ TINH 11/12 GHz (ETS 300 421)
• 1.2.2. CHUẨN MPEG-2 PHẦN 1 - HỆ THỐNG (ISO/IEC 13818-1)
• 1.2.3. CHUẨN DVB CHO QUẢNG BỎ DỮ LIỆU (EN 301 192)
• 1.2.4. CHUẨN DSM-CC (ISO/IEC 13818-6)
• 1.3. TÍCH HỢP INTERNET TRÊN HẠ TẦNG TRUYỀN HÌNH SỐ
• 2. CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SỐ TÍCH HỢP INTERNET
• 2.1. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG
• 2.2. TRUYỀN VẬN IP TRÊN MPEG2, CHUẨN GỬI DỮ LIỆU IP VÀO DŨNG DVB
• 2.2.1. PHƯƠNG PHÁP GÓI ĐA GIAO THỨC (MPE)
• 2.2.2. ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN THÔNG
• 2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP GÓI MỞ RỘNG
• 2.3.1. PHƯƠNG PHÁP GÓI ULE
• 2.3.2. PHƯƠNG PHÁP GÓI SE
• 2.4. ĐÁNH GIÁ SO SÁNH
• 3. CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG THỬ NGHIỆM SỬ DỤNG VIDEOLAN
• 3.1. GIỚI THIỆU CHUNG HỆ THỐNG VIDEOLAN
• 3.2. THIẾT LẬP HỆ THỐNG THỬ NGHIỆM SỬ DỤNG VIDEOLAN
• 3.2.1. MÔ HÌNH HỆ THỐNG
• 3.2.2. MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG
• 3.2.3. KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG
• 3.3. PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÁC THỬ NGHIỆM KHÁC TRÊN VIDEOLAN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về truyền hình số

Truyền hình số đã trở thành một phần quan trọng trong việc cung cấp dịch vụ truyền thông hiện đại. Hạ tầng truyền hình số không chỉ đơn thuần là việc phát sóng video và âm thanh mà còn mở rộng ra các dịch vụ Internet. Việc tích hợp Internet vào hạ tầng truyền hình số mang lại nhiều lợi ích, bao gồm tốc độ cao và khả năng cung cấp dịch vụ đa dạng. Tuy nhiên, việc triển khai này cũng đặt ra nhiều thách thức, đặc biệt là trong việc lựa chọn phương thức truyền dẫn và đảm bảo chất lượng dịch vụ. Theo nghiên cứu, việc sử dụng chuẩn DVB cho phép truyền dẫn dữ liệu hiệu quả, nhưng cần phải xem xét các yếu tố như băng thông và khả năng tương thích với các thiết bị hiện có.

1.1. Yêu cầu tích hợp ứng dụng

Việc tích hợp ứng dụng Internet vào hạ tầng truyền hình số yêu cầu một sự thay đổi trong cách thức truyền dẫn. Các phương thức truyền dẫn như DVB-T, DVB-C và DVB-S đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Đối với DVB-T, việc triển khai dịch vụ Internet có thể gặp khó khăn do yêu cầu xây dựng mạng đơn tần. Trong khi đó, DVB-C cho phép triển khai nhanh chóng nhưng lại hạn chế về vùng phục vụ. DVB-S, với khả năng mở rộng băng thông, là lựa chọn khả thi cho việc cung cấp dịch vụ Internet. Tuy nhiên, việc sử dụng kênh ngược vẫn là một thách thức lớn. Các nghiên cứu hiện tại đang tìm kiếm giải pháp tối ưu cho việc bao gói dữ liệu IP vào dũng truyền số.

II. Tiêu chuẩn truyền hình số

Các tiêu chuẩn truyền hình số như DVB đã được thiết lập để đảm bảo việc truyền tải thông tin đa phương tiện một cách hiệu quả. Công nghệ truyền hình số không chỉ dừng lại ở việc phát sóng video mà còn mở rộng ra các dịch vụ Internet. Các chuẩn như MPEG-2 và DVB-S cung cấp nền tảng cho việc truyền dẫn dữ liệu. Việc áp dụng các chuẩn này giúp tối ưu hóa hiệu suất truyền dẫn và giảm thiểu lỗi trong quá trình truyền tải. Đặc biệt, việc sử dụng các phương pháp mã hóa như Reed-Solomon giúp bảo vệ dữ liệu khỏi lỗi trong quá trình truyền. Điều này rất quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ cho người dùng cuối.

2.1. Cấu trúc khung và mã hóa kênh

Cấu trúc khung và mã hóa kênh là những yếu tố quan trọng trong việc thiết kế hệ thống truyền hình số. Hệ thống cần phải đảm bảo rằng các tín hiệu video và âm thanh được truyền tải một cách chính xác và hiệu quả. Việc sử dụng mã hóa kênh giúp giảm thiểu lỗi và tăng cường khả năng chống nhiễu. Các chuẩn như ETS 300 421 và ISO/IEC 13818-1 cung cấp các quy định cần thiết cho việc thiết kế và triển khai hệ thống. Điều này không chỉ giúp cải thiện chất lượng dịch vụ mà còn tạo điều kiện cho việc tích hợp các dịch vụ Internet vào hạ tầng truyền hình số.

III. Kiến trúc hệ thống truyền hình số tích hợp Internet

Kiến trúc hệ thống truyền hình số tích hợp Internet cần phải được thiết kế một cách hợp lý để đảm bảo hiệu suất và chất lượng dịch vụ. Việc sử dụng các phương pháp như gói đa giao thức (MPE) và điều khiển truyền thông là rất cần thiết. Các phương pháp này giúp tối ưu hóa việc truyền tải dữ liệu IP qua hạ tầng truyền hình số. Hệ thống cần phải có khả năng xử lý và phân phối dữ liệu một cách hiệu quả, đồng thời đảm bảo rằng người dùng cuối có thể truy cập dịch vụ một cách dễ dàng. Việc đánh giá và so sánh các phương pháp gói mở rộng cũng là một phần quan trọng trong việc phát triển hệ thống.

3.1. Nguyên tắc hoạt động

Nguyên tắc hoạt động của hệ thống truyền hình số tích hợp Internet dựa trên việc sử dụng các chuẩn truyền dẫn hiện có. Hệ thống cần phải đảm bảo rằng dữ liệu được truyền tải một cách liên tục và không bị gián đoạn. Việc sử dụng các giao thức như IP giúp đảm bảo rằng dữ liệu được truyền tải một cách chính xác. Hệ thống cũng cần phải có khả năng xử lý các tín hiệu từ nhiều nguồn khác nhau, đồng thời đảm bảo rằng người dùng cuối có thể truy cập dịch vụ một cách dễ dàng. Điều này đòi hỏi một sự phối hợp chặt chẽ giữa các thành phần trong hệ thống.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của công nghệ truyền hình số và Internet, việc tích hợp dịch vụ Internet vào hạ tầng truyền hình số vệ tinh DTH (Direct to Home) trở thành một xu hướng tất yếu nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ và mở rộng phạm vi phủ sóng. Theo báo cáo ngành, truyền hình số vệ tinh DTH tại Việt Nam đã bắt đầu triển khai từ đầu những năm 2000 với các chuẩn truyền dẫn DVB-S, DVB-C và DVB-T, trong đó DVB-S chiếm ưu thế về vùng phủ sóng rộng và khả năng mở rộng băng thông. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là xây dựng mô hình tích hợp dịch vụ Internet trên hạ tầng truyền hình số vệ tinh DTH, tập trung vào chuẩn truyền dẫn DVB-S và các chuẩn liên quan như MPEG-2, DVB-Data Broadcasting, DSM-CC nhằm cung cấp dịch vụ Internet băng thông rộng trực tiếp tới người dùng cuối.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào hệ thống truyền hình số vệ tinh DTH tại Việt Nam trong giai đoạn đầu những năm 2000, với việc khảo sát các chuẩn kỹ thuật, phân tích kiến trúc hệ thống và thử nghiệm thực tế sử dụng phần mềm nguồn mở VideoLAN. Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc nâng cao hiệu quả sử dụng băng thông, giảm chi phí triển khai dịch vụ Internet băng thông rộng, đồng thời mở ra hướng phát triển mới cho ngành truyền hình và viễn thông Việt Nam. Theo ước tính, việc tích hợp này có thể giúp tăng tốc độ truyền dữ liệu lên đến hàng chục Mbps, đồng thời giảm tỷ lệ lỗi bit (BER) xuống mức gần như không lỗi (QEF, BER từ 10^-10 đến 10^-11), đảm bảo chất lượng dịch vụ ổn định và tin cậy.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và chuẩn kỹ thuật sau:

• Chuẩn truyền hình số DVB-S (Digital Video Broadcasting - Satellite): Định nghĩa phương thức truyền dẫn đa phương tiện qua vệ tinh ở băng tần 11/12 GHz, sử dụng điều chế QPSK, mã hóa Reed-Solomon, mó xoắn đục lỗ và kỹ thuật chèn xen để bảo vệ dữ liệu khỏi lỗi và nhiễu.

• Chuẩn MPEG-2 phần 1 - Hệ thống (ISO/IEC 13818-1): Cung cấp mô hình đóng gói dữ liệu đa phương tiện thành các gói truyền vận (Transport Stream - TS) với độ dài cố định 188 byte, hỗ trợ đồng bộ hóa, phân tách và tái tạo dữ liệu video, audio và dữ liệu khác.

• Chuẩn DVB cho phát quảng bá dữ liệu (EN 301 192): Định nghĩa các phương thức truyền dữ liệu qua mạng DVB, bao gồm Data Piping, Data Streaming, Multiprotocol Encapsulation (MPE) và Data Carousel, trong đó MPE là phương pháp phổ biến để bao gói các gói dữ liệu IP vào gói MPEG-2 TS.

• Chuẩn DSM-CC (ISO/IEC 13818-6): Giao thức điều khiển và phân phối dịch vụ đa phương tiện băng thông rộng, hỗ trợ truyền tải các gói dữ liệu IP trên đường truyền số DVB, với mô hình mạng giữa máy chủ và máy khách linh hoạt, độc lập với lớp truyền vận.

Các khái niệm chính bao gồm: gói truyền vận MPEG-2 TS, PID (Packet Identifier), trường thích nghi (Adaptation Field), tỷ lệ lỗi bit (BER), điều chế QPSK, bao gói đa giao thức MPE, và mô hình mạng DSM-CC.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ các tài liệu chuẩn kỹ thuật quốc tế, báo cáo ngành truyền hình số Việt Nam, và kết quả thử nghiệm thực tế trên hệ thống VideoLAN. Phương pháp nghiên cứu bao gồm:

• Phân tích chuẩn kỹ thuật: Khảo sát chi tiết các chuẩn DVB-S, MPEG-2, DVB-Data và DSM-CC để xây dựng cơ sở lý thuyết cho việc tích hợp dịch vụ Internet.

• Mô hình hóa kiến trúc hệ thống: Xây dựng mô hình hệ thống truyền hình số tích hợp dịch vụ Internet dựa trên chuẩn DVB-S, phân tích nguyên tắc hoạt động, phương thức truyền vận IP trên MPEG-2 TS và các kỹ thuật bao gói dữ liệu.

• Thử nghiệm thực tế: Thiết lập hệ thống thử nghiệm sử dụng phần mềm nguồn mở VideoLAN để kiểm tra khả năng truyền tải dữ liệu Internet qua kênh truyền hình số vệ tinh DTH, đánh giá hiệu suất và chất lượng dịch vụ.

• Phân tích số liệu: Sử dụng các chỉ số kỹ thuật như tỷ lệ lỗi bit (BER), tỷ lệ bit biến đổi (VBR), băng thông sử dụng, và độ trễ truyền dẫn để đánh giá hiệu quả hệ thống.

Quá trình nghiên cứu kéo dài trong khoảng thời gian từ năm 2003 đến 2004, với cỡ mẫu thử nghiệm bao gồm các thiết bị thu phát DVB-S và phần mềm VideoLAN trên môi trường mạng thực tế. Phương pháp chọn mẫu là lựa chọn các thiết bị và phần mềm phổ biến, phù hợp với điều kiện triển khai tại Việt Nam thời điểm đó.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu suất truyền dẫn DVB-S đạt chất lượng gần như không lỗi (QEF): Qua thử nghiệm, hệ thống truyền dẫn vệ tinh DTH sử dụng điều chế QPSK và mã hóa Reed-Solomon đạt tỷ lệ lỗi bit (BER) từ 10^-10 đến 10^-11, đảm bảo tín hiệu đủ khỏe để chống nhiễu và can nhiễu, phù hợp cho truyền tải dịch vụ Internet băng thông rộng.

2. Phương pháp bao gói đa giao thức (MPE) tối ưu cho truyền dữ liệu IP: MPE cho phép bao gói các gói dữ liệu IP vào gói MPEG-2 TS với tỷ lệ tràn khoảng 13-15%, giúp tận dụng hiệu quả băng thông dư thừa trong kênh truyền hình số để truyền dữ liệu Internet.

3. Kiến trúc hệ thống tích hợp Internet trên hạ tầng DVB-S khả thi và linh hoạt: Mô hình uplink trung tâm kết nối với máy trạm người dùng qua kênh truyền vệ tinh và đường truyền ngược PSTN cho phép cung cấp dịch vụ Internet tốc độ cao, đáp ứng nhu cầu truy cập đa phương tiện và web với mẫu giao vận bất đối xứng.

4. Thử nghiệm hệ thống VideoLAN cho thấy khả năng xây dựng dịch vụ Internet băng thông rộng qua DTH: Hệ thống thử nghiệm cho phép thu và phân phối dịch vụ Internet trực tiếp tới người dùng cuối với tốc độ truyền dữ liệu ổn định, đồng thời hỗ trợ các ứng dụng đa phương tiện tương tác.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính giúp hệ thống đạt hiệu suất cao là việc áp dụng các kỹ thuật điều chế và mã hóa tiên tiến như QPSK, Reed-Solomon, mó xoắn đục lỗ và chèn xen, giúp giảm thiểu lỗi và nhiễu trong môi trường truyền dẫn vệ tinh vốn có nhiều biến động. So với các nghiên cứu khác trong khu vực châu Á, kết quả này tương đồng với các hệ thống truyền hình số vệ tinh tiên tiến, đồng thời phù hợp với điều kiện hạ tầng và kinh tế của Việt Nam.

Phương pháp MPE được đánh giá là phù hợp nhất trong các phương pháp bao gói dữ liệu IP trên MPEG-2 TS do tính đơn giản, khả năng tương thích cao và hiệu quả sử dụng băng thông. Tuy nhiên, tỷ lệ tràn 13-15% cũng đặt ra yêu cầu tối ưu hóa thêm để giảm thiểu lãng phí băng thông.

Việc sử dụng đường truyền ngược PSTN cho kênh uplink tuy có hạn chế về tốc độ và chi phí, nhưng trong giai đoạn đầu triển khai dịch vụ Internet qua DTH, đây là giải pháp khả thi và hiệu quả về mặt kinh tế. Trong tương lai, việc phát triển các kênh truyền ngược vệ tinh (RC-S) có thể nâng cao hiệu suất và mở rộng dịch vụ.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tỷ lệ lỗi bit theo mức Eb/N0, bảng so sánh hiệu suất các phương pháp bao gói dữ liệu, và sơ đồ kiến trúc hệ thống tích hợp Internet trên hạ tầng DVB-S để minh họa rõ ràng các phát hiện.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai rộng rãi dịch vụ Internet trên hạ tầng truyền hình số vệ tinh DTH: Khuyến khích các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình và viễn thông phối hợp phát triển hệ thống uplink trung tâm và thiết bị thu phát DVB-S tích hợp chức năng truyền dữ liệu IP, nhằm mở rộng vùng phủ sóng và nâng cao chất lượng dịch vụ trong vòng 2-3 năm tới.

2. Tối ưu hóa phương pháp bao gói dữ liệu IP (MPE): Nghiên cứu và áp dụng các kỹ thuật giảm tỷ lệ tràn dữ liệu, cải thiện hiệu suất sử dụng băng thông, đồng thời phát triển các chuẩn bao gói tiên tiến hơn để tăng tốc độ truyền tải và giảm độ trễ, thực hiện trong vòng 1-2 năm, do các viện nghiên cứu và doanh nghiệp công nghệ đảm nhiệm.

3. Phát triển kênh truyền ngược vệ tinh (RC-S) thay thế PSTN: Đầu tư nghiên cứu và triển khai các giải pháp kênh truyền ngược vệ tinh với chi phí hợp lý nhằm nâng cao tốc độ uplink và giảm độ trễ, dự kiến thực hiện trong 3-5 năm, phối hợp giữa các nhà mạng và cơ quan quản lý viễn thông.

4. Ứng dụng phần mềm nguồn mở trong xây dựng hệ thống thử nghiệm và triển khai thực tế: Khuyến khích sử dụng các phần mềm như VideoLAN để giảm chi phí đầu tư, tăng tính linh hoạt và khả năng mở rộng hệ thống, đồng thời đào tạo nhân lực kỹ thuật trong vòng 1 năm, do các trường đại học và trung tâm đào tạo công nghệ thông tin thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ Thông tin và Truyền thông: Luận văn cung cấp kiến thức chuyên sâu về chuẩn truyền hình số DVB, MPEG-2, và các kỹ thuật tích hợp dịch vụ Internet, hỗ trợ nghiên cứu và phát triển các giải pháp truyền dẫn đa phương tiện.

2. Doanh nghiệp cung cấp dịch vụ truyền hình và viễn thông: Tham khảo để xây dựng và triển khai các dịch vụ Internet băng thông rộng trên hạ tầng truyền hình số vệ tinh, tối ưu hóa chi phí và nâng cao chất lượng dịch vụ.

3. Cơ quan quản lý nhà nước về viễn thông và truyền hình: Sử dụng làm tài liệu tham khảo trong việc hoạch định chính sách phát triển hạ tầng truyền dẫn số và dịch vụ Internet, đảm bảo phù hợp với xu hướng công nghệ và nhu cầu thị trường.

4. Nhà phát triển phần mềm và thiết bị truyền dẫn: Áp dụng các chuẩn kỹ thuật và mô hình hệ thống trong thiết kế, phát triển các sản phẩm phần cứng và phần mềm hỗ trợ truyền dẫn dữ liệu trên nền tảng DVB-S.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao chọn truyền hình số vệ tinh DTH để tích hợp dịch vụ Internet?
   Truyền hình số vệ tinh DTH có vùng phủ sóng rộng, khả năng mở rộng băng thông dễ dàng và chi phí triển khai hợp lý so với các phương thức khác như cáp số hay truyền hình mặt đất. Điều này giúp cung cấp dịch vụ Internet đến các vùng sâu, vùng xa hiệu quả.

2. Phương pháp bao gói đa giao thức (MPE) hoạt động như thế nào?
   MPE bao gói các gói dữ liệu IP vào các phần datagram trong gói MPEG-2 TS, sử dụng địa chỉ MAC để định danh đích, giúp truyền dữ liệu IP qua kênh truyền hình số một cách hiệu quả và tương thích với chuẩn DVB.

3. Tỷ lệ lỗi bit (BER) ảnh hưởng thế nào đến chất lượng dịch vụ?
   BER thấp (từ 10^-10 đến 10^-11) đảm bảo dữ liệu truyền đi gần như không bị lỗi, giúp dịch vụ Internet và truyền hình số hoạt động ổn định, giảm gián đoạn và mất dữ liệu, nâng cao trải nghiệm người dùng.

4. Hệ thống sử dụng đường truyền ngược nào cho uplink?
   Hiện tại, hệ thống sử dụng mạng PSTN làm đường truyền ngược do chi phí thấp và khả năng triển khai nhanh, tuy nhiên trong tương lai có thể chuyển sang kênh truyền ngược vệ tinh để nâng cao hiệu suất.

5. Phần mềm VideoLAN có vai trò gì trong nghiên cứu?
   VideoLAN được sử dụng để thiết lập hệ thống thử nghiệm truyền tải dữ liệu Internet qua kênh truyền hình số vệ tinh, giúp đánh giá thực tế hiệu suất và khả năng triển khai dịch vụ với chi phí thấp và tính linh hoạt cao.

Kết luận

• Luận văn đã xây dựng thành công mô hình tích hợp dịch vụ Internet trên hạ tầng truyền hình số vệ tinh DTH sử dụng chuẩn DVB-S và các chuẩn liên quan như MPEG-2, DVB-Data và DSM-CC.
• Hệ thống thử nghiệm với phần mềm VideoLAN chứng minh khả năng cung cấp dịch vụ Internet băng thông rộng trực tiếp tới người dùng cuối với chất lượng gần như không lỗi.
• Phương pháp bao gói đa giao thức (MPE) được xác định là giải pháp tối ưu cho việc truyền dữ liệu IP trên kênh truyền hình số.
• Đề xuất các giải pháp triển khai thực tế bao gồm mở rộng vùng phủ sóng, tối ưu hóa bao gói dữ liệu, phát triển kênh truyền ngược vệ tinh và ứng dụng phần mềm nguồn mở.
• Các bước tiếp theo cần tập trung vào nghiên cứu nâng cao hiệu suất kênh truyền ngược, giảm tỷ lệ tràn dữ liệu và mở rộng thử nghiệm trên quy mô lớn để chuẩn bị cho triển khai thương mại.

Hành động tiếp theo là phối hợp với các đơn vị viễn thông và truyền hình để triển khai thử nghiệm mở rộng, đồng thời đào tạo nhân lực kỹ thuật nhằm thúc đẩy ứng dụng công nghệ truyền hình số tích hợp Internet tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương I: Tổng quan về truyền hình số 1.1 Yêu cầu tích hợp ứng dụng Ứng dụng dịch vụ Internet trờn hạ tầng truyền hỡnh số về mặt lý thuyết hoàn toàn cú thể triển khai trờn tất cả cỏc phương thức truyền dẫn DVB bao gồm mặt đất(DVB-T), cáp(DVB-C) và vệ tinh(DVB-S). Tuy nhiên, trên thực tế mỗi phương thức truyền dẫn có điểm mạnh, điểm yếu riêng ảnh hưởng đến quyết định triển khai dịch vụ. Đối với truyền hỡnh số mặt đất DVB-T, dịch vụ Internet trên đường truyền DVB-T có thể triển khai trên diện rộng và phục vụ cho các thiết bị di động(trên ô tô, tàu hỏa…) với điều kiện tiên quyết là phải xây dựng được một mạng đơn tần(Single Frequency Network, SFN) trên toàn phạm vi cung cấp dịch vụ. Việc xây dựng mạng SFN như vậy đũi hỏi chi phớ lớn cho việc thiết kế, quy hoạch mạng.

Thời gian triển khai dịch vụ chậm. Một yếu tố cần phải tính đến đối với dịch vụ di động sử dụng kênh truyền số mặt đất là nguồn tiêu tốn của DVB-T quá lớn không thích hợp với các thiết bị di động cầm tay. Do vậy hiện nay tổ chức DVB đang phát triển một chuẩn DVB mới cho các dịch vụ di động trên các thiết bị cầm tay như PDA và mobiphone là DVB-H. Đối với truyền hỡnh cỏp số DVB-C, dịch vụ Internet trờn cỏp dễ dàng triển khai với đường truyền ngược sử dụng chính mạng cáp số.

Trên thực tế đây là mô hỡnh dịch vụ đó được triển khai nhanh nhất trong số các dịch vụ Internet sử dụng đường truyền DVB, tuy nhiên hạn chế của hệ thống cáp là vùng phục vụ hẹp, tỉ xuất đầu tư cao chỉ thích hợp cho các thành phố hay vùng đông dân cư, không có tính di động. Đối với truyền hỡnh số vệ tinh DVB-S(DTH), dịch vụ dễ dàng triển khai trờn diện rộng, số lượng băng thông có thể mở rộng tương đối rễ ràng. Nhược z - 14 - điểm của hệ thống này là phải lai ghép với mạng PSTN để dùng làm đường truyền ngược.(Hiện nay DVB cú 2 chuẩn cho kênh truyền ngược vệ tinh là RC-PSTN và RC-S, trờn thực tế giải phỏp sử dụng kênh vệ tinh cho cả chiều ngược, RC-S cũng đó được triển khai dịch vụ. Tuy nhiên với giá thành rất cao, giải pháp này hiện vẫn chưa được coi là khả thi).2 Tiêu chuẩn truyền hỡnh số: Để làm cơ sở cho việc nghiên cứu mô hỡnh tớch hợp dịch vụ Internet vào hạ tầng truyền dẫn số DTH, các chuẩn truyền dẫn và chuẩn dữ liệu của DVB và ISO/IEC sau đây cần phải được khảo sát: 1.1 Cấu trúc khung, mã hóa kênh, điều chế dịch vụ vệ tinh 11/12 GHz(ETS 300 421): 1.

Định nghĩa hệ thống: Hệ thống được định nghĩa là một khối chức năng thực hiện việc thích ứng các tín hiệu video băng tần cơ sở, từ đầu ra của bộ ghép kênh dũng truyền MPEG- 2(Xem ISO/IEC 13818-1)[4] tới cỏc thuộc tớnh kờnh vệ tinh. Tiến trỡnh sau được thực hiện trờn dũng dữ liệu(xem hỡnh 1): - thớch ứng và ngẫu nhiờn húa dũng truyền vận để phân tán năng lượng. - mó húa ngoài(Reed-Solomon); - quột xen xoắn. - mó húa trong(mó xoắn đục lỗ) - tạo dạng băng tần cơ sở cho điều chế.

Dịch vụ DTH qua vệ tinh đặc biệt bị ảnh hưởng bởi giới hạn công suất, do vậy mục tiêu chính của thiết kế là đạt được tín hiệu đủ khỏe để chống nhiễu và can nhiễu chứ không phải là hiệu suất băng thông. Để đạt được hiệu suất công suất cao mà không hi sinh nhiều hiệu suất băng thông, Hệ thống sử dụng z - 15 - điều chế QPSK, mó xoắn và RS rỳt gọn. Mó xoắn cú khả năng được đặt cấu hỡnh mềm dẻo, cho phộp tối ưu hóa hiệu suất hệ thống cho một băng thông phát đáp cho trước. Dù hệ thống được thiết kế tối ưu cho đơn sóng mang trên một phát đáp TDM(Time Division Multiplex), nú cũng có thể sử dụng cho các ứng dụng kiểu đa sóng mang FDM(Frequency Division Multiplex).

Hỡnh 1: Sơ đồ khối chức năng Hệ thống tương thích trực tiếp với tín hiệu TV được mó húa MPEG-2(Xem ISO/IEC 13818-1)[4]. Khung truyền dẫn điều chế/giải điều chế đồng bộ với các gói dũng truyền hợp kờnh MPEG-2. Nếu tớn hiệu thu cú C/N và C/I cao hơn mức ngưỡng, kỹ thuật sửa lỗi tiến áp dụng trên hệ thống được thiết kế để đạt tới chất lượng gần như không lỗi(Quasi Error Free,QEF). QEF có nghĩa là ít hơn một sự kiện lỗi không sửa được trong một giờ, tương ứng với mức BER = 10 -10 tới 10 -11 ở đầu vào của giải điều chế MPEG-2.2 Thích ứng với các đặc tính phát đáp vệ tinh: Việc truyền các dịch vụ TV số đa chương trỡnh sẽ sử dụng vệ tinh trờn cả hai băng tần FSS và BSS.

Việc chọn băng thông phát đáp là chức năng của vệ tinh và tốc độ dữ liệu được yêu cầu bởi dịch vụ. z - 16 - Tốc độ tín hiệu phải phù hợp với các đặc tính phát đáp. Cỏc vớ dụ dựa trờn mụ phỏng mỏy tớnh cho cỏc vệ tinh giả định, khụng cú cỏc hiệu ứng can nhiễu, được cho trong bảng dưới đây. Bảng 1: Hiệu suất hệ thống trên phát đáp 33 MHz 1.3 Giao diện Hệ thống, như được định nghĩa ở trên, sẽ được giới hạn bởi các giao diện đưa ra trong bảng 2: Bảng 2: Giao diện hệ thống 1.1 Thích ứng, ngẫu nhiên hóa hợp kênh truyền vận cho việc phân tán năng lượng Dũng truyền đầu vào của hệ thống được tổ chức thành những gói có độ dài cố định(xem hỡnh 3), theo bộ hợp kờnh truyền vận MPEG-2(Xem ISO/IEC DIS 13818-1)[4].

Tổng chiều dài của gói MUX truyền vận MPEG-2 là 188 byte. Nó bao gồm 1 byte từ đồng bộ(47H). Trật tự xử lý ở phía truyền luôn bắt đầu từ MSB của byte từ đồng bộ(01000111). z - 17 - Để tuân theo các quy định về Radio của ITU và đảm bảo việc truyền nhị phân, dữ liệu của đầu vào hợp kênh MPEG-2 phải được ngẫu nhiờn húa theo cấu hỡnh được mụ tả ở hỡnh 2.

Đa thức cho sinh chuỗi nhị phân giả ngẫu nhiên sẽ là 1 + X 14 + X 15 Khi nạp chuỗi “100101010000000” vào cỏc thanh ghi PRBS, như trong hỡnh 2, sẽ được khởi tạo ở đầu của mỗi 8 gói truyền vận. Để cung cấp khởi tạo tín hiệu cho bộ giải mó, byte đồng bộ MPEG-2 của gói truyền vận trong nhóm 8 gói được đảo hướng bit từ 47HEX thành B8HEX. Tiến trỡnh này được gọi là “Thích ứng hợp kờnh truyền vận”. Bít đầu tiên ở đầu ra của bộ sinh PRBS sẽ được dùng là bít đầu(MSB) của byte đầu tiên tiếp sau byte đồng bộ MPEG-2(B8 HEX).

Để cho các chức năng đồng bộ khác, trong khi các byte đồng bộ MPEG-2 của 7 gói truyền vận tiếp theo, việc sinh PRBS vẫn được tiếp tục, nhưng lối ra của nó bị tắt, để cho các byte này không ngẫu nhiên hóa. Như vậy, chu kỳ của chuỗi PRBS sẽ là 1503 byte. Tiến trỡnh ngẫu nhiờn húa cũng sẽ được kích hoạt khi bộ điều chế nạp vào chuỗi bit không tồn tại hay không tương thớch với khuụn dạng dũng truyền MPEG-2(1 byte đồng bộ + 187 byte gói). Điều này để tránh việc phát một tải không điều chế từ bộ điều chế.

z - 18 - Hỡnh 2: Sơ đồ ngẫu nhiên, giải ngẫu nhiên 1. Mó Reed-Solomon RS rỳt gọn (204,188,T=8) từ mó RS nguyờn thủy (255,233, T=8) sẽ được áp dụng cho mỗi gói truyền vận ngẫu nhiên hóa của hỡnh 3b để sinh gói được bảo vệ khỏi lỗi(hỡnh 3c). Mó Reed-Solomon cũng sẽ được dùng cho byte đồng bộ dù là không đảo(47HEX) hay đảo(B8HEX). Đa thức sinh mó: g(x) = (x+ ở0) (x+ ở1) (x+ ở2)… (x+ ở15), với ở = 02 HEX.

Đa thức sinh trường: p(x) = x8 + x4 + x3 + x2 + 1 Mó RS rỳt gọn cú thể được cài đặt bằng cách cộng 51 byte, tất cả đặt bằng 0, trước các byte thông tin của đầu vào của mó húa(255,239). Sau quỏ trỡnh mó RS, cỏc byte rỗng được loại bỏ. z - 19 - Tiếp theo trong lược đồ ở hỡnh 4, việc chốn xen xoắn với độ sâu I = 12 được dùng cho các gói được bảo vệ lỗi(hỡnh 3c). Kết quả là tạo ra một khung được chèn xen(hỡnh 3d).

Tiến trỡnh chốn xen xoắn dựa trờn phương pháp Forney[2] tương thích với phương pháp Ramsey kiểu III với I =12. Khung đó chốn sẽ được tổng hợp các gói đó bảo vệ lỗi chồng lấp và sẽ được giới hạn bởi các byte đồng bộ MPEG- 2 đảo hoặc không đảo(bảo toàn chu kỳ 204 byte). Các bộ chèn xen có thể được tổ hợp của I=12 nhánh, được nối vũng đến đầu vào dũng byte bằng chuyển mạch đầu vào. Mỗi nhánh là một thanh ghi dịch FIFO, với độ sâu(Mj) tế bào(M=17=N/I, N=204=độ dài khung được bảo vệ lỗi, I=12=độ sâu chèn xen, j=chỉ số nhỏnh).

Cỏc tế bào của FIFO chứa 1 byte và các chuyển mạch vào/ra được đồng bộ hóa. Để đồng bộ, các byte đồng bộ và byte đồng bộ đảo luôn được định tuyến trong nhánh “0” của bộ chèn(tương ứng với độ trễ rỗng). Chỳ ý: Bộ giải chốn xen là tương tự về nguyên lý với bộ xen, với các chỉ số nhánh được đảo ngược(j=0 tương ứng với độ trễ lớn nhất). Việc đồng bộ giải chèn xen có thể đợc tạo ra bằng định tuyến byte đồng bộ xuất hiện đầu tiên trong nhỏnh “0”.

Hỡnh 3a: Gúi MUX truyền vận MPEG2 z - 20 - Hỡnh 3b: Cỏc gúi truyền vận ngẫu nhiờn húa Hỡnh 3c: Gúi bảo vệ lỗi RS(204,188,T=8) Hỡnh 3d: Khung chèn xen, độ sâu I=12 Hỡnh 3: Cấu trỳc khung 1.3 Mó trong(mó xoắn) Hệ thống cho phộp một miền cỏc mó xoắn đục lỗ, dựa trên mó xoắn ẵ với độ dài K=7. Điều này cho phép chọn mức thích hợp nhất của việc sửa lỗi cho từng dịch vụ và tốc độ dữ liệu. Hệ thống cho phép mó xoắn với mức mó ẵ,2/3,3/4,5/6,7/8. Mó xoắn đục thủng được đưa ra trong bảng 3.

Chú ý: Ở đầu thu, mỗi mức mó và cấu hỡnh đục thủng được đặt để thử cho tới khi thu được tín hiệu. Sự đa nghĩa của pha ð trong bộ điều chế có thể được giải quyết bằng byte đồng bộ MPEG-2 giới hạn khung đó chốn xen(xem ISO/IEC DIS 13818-1)[4]. z - 21 - Bảng 3: Mó đục lỗ 1.4 Điều chế và tạo dạng băng cơ sở: Hệ thống cài đặt điều chế QPSK mó Gray với ỏnh xạ tuyệt đối(không mó húa sai phõn). Ánh xạ bit trong khụng gian tớn hiệu được sử dụng như đưa ra trong hỡnh 4.

Trước điều chế, Các tín hiệu I và Q(được biểu diễn toán học bằng một chuỗi liên tiếp các hàm delta Dirac đặt bởi khoảng thời gian của tín hiệu T s = 1/Rs, với dấu thích hợp) sẽ được lọc cosine căn hai. Chỉ số roll-off ỏ bằng 0,35.