Tài liệu Phát triển ứng dụng truyền hình di động trên mạng 3g 273733

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------------Nguyễn Thị Thu Thủy PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG MBMS TRÊN MẠNG 3G Chuyên ngành: Kỹ thuật truyền thông LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Kỹ thuật truyền thông NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS. Phạm Văn Tiến Hà Nội – Năm 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi là Nguyễn Thị Thu Thủy, số hiệu học viên: CB110918, học viên cao học lớp KTTT2 khóa 2011B. Người hướng dẫn là TS. Phạm Văn Tiến. Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung được trình bày trong bản luận văn “Phát triển ứng dụng truyền hình di động trên mạng 3G” là kết quả của quá trình tìm hiểu và nghiên cứu của tôi. Các dữ liệu được nêu trong luận văn là hoàn toàn trung thực và rõ ràng. Mọi thông tin trích dẫn đều được tuân theo luật sở hữu trí tuệ, liệt kê rõ ràng các tài liệu tham khảo. Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm với những nội dung được viết trong luận văn này. Hà nội, ngày tháng năm 2014 Học viên Nguyễn Thị Thu Thủy Học viên Nguyễn Thị Thu Thủy 1 MỞ ĐẦU Công nghệ truyền hình di động ngày nay được phát triển mạnh mẽ trên toàn thế giới. Sự hội tụ của truyền hình và di động đang dần trở thành phương tiện truyền thông đại chúng và tiến tới trở thành ngành công nghiệp giải trí siêu lợi nhuận cho các nhà khai thác dịch vụ viễn thông. Có nhiều công nghệ truyền hình di động với các đặc thù khác nhau nên vấn đề đặt ra đối với nhà khai thác là cần nghiên cứu kỹ lưỡng nhằm tìm ra giải pháp phù hợp nhằm thu được hiệu quả cao nhất. 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 Mobile TV qua các mạng 3G là hoàn toàn khả thi. Tại Việt Nam từ năm 2009 đến nay, MobiPhone, Vinaphone, Viettel .. đã triển khai cung cấp dịch vụ truyền hình di động dựa trên mạng unicast 3G dựa theo công nghệ truyền tải dòng chuyển mạch gói. Ngày nay PSS được hỗ trợ bởi các nhà thiết bị sản xuất thiết bị đầu cuối và cung cấp các dịch vụ truyền tải dòng có chất lượng chấp nhận được. Dự án hiệp hội thế hệ ba 3GPP đã hoàn thành đặc tả công nghệ dịch vụ broadcast và multicast đa phương tiện (MBMS) ở phiên bản UMTS 6. MBMS yêu cầu sự thay đổi nhỏ ở giao thức mạng lõi và vô tuyến, 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 do không cần khoản ngân sách khổng lồ xây dựng mạng lưới mới và thuê tần số vô tuyến. Việc nghiên cứu công nghệ MBMS sẽ giúp ích cho triển khai dịch vụ truyền hình di động trên các mạng 3G được nhanh chóng và đạt hiệu quả cao. Luận văn tốt nghiệp “Phát triển ứng dụng truyền hình di động trên mạng 3G“ bao gồm 3 chương. Chương 1: Tổng quan truyền hình di động Nội dung chương này trình bày về ưu điểm truyền hình di động trên mạng 3G, so sánh các chuẩn công nghệ cung cấp dịch vụ truyền hình di động và đánh giá công nghệ MBMS. Học viên Nguyễn Thị Thu Thủy 2 Chương 2: Công nghệ MBMS Chương này trình bày kiến trúc nền tảng công nghệ MBMS, các thực thể chức năng và các phiên truyền tải dữ liệu MBMS. Chương 3: Triển khai MBMS trên 3G Nội dung chương 3 trình bày các yêu cầu về phần cứng mạng, UE và các giao thức để hỗ trợ công nghệ MBMS và đưa ra đánh giá khả năng triển khai ở Việt Nam. Chương 4: Xây dựng chương trình mobiletivi trên nền điện thoại hệ điều hành android. Nội dung chương 4 trình bày sơ lược về lập trình android và xây dựng chương trình mô phỏng mobiletivi trên nền hệ điều hành android. Do thời gian nghiên cứu có hạn, việc lựa chọn công nghệ, triển khai và nâng cấp mạng là cả một quá trình lâu dài và phức tạp của các mạng di động cho nên luận văn chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót. Kính mong được sự góp ý của các thầy, cô và các bạn để luận văn tốt nghiệp được hoàn thiện hơn. Học viên Nguyễn Thị Thu Thủy 3 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... 1 MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 2 MỤC LỤC ...................................................................................................................... 4 DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................ 7 DANH MỤC HÌNH VẼ.................................................................................................. 7 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................ 9 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG ................................... 13 1.1 Giới thiệu chung...................................................................................................... 13 1.2 Ưu điểm truyền hình di động qua mạng 3G .......................................................... 14 1.2.1 Tính di động ..................................................................................................... 14 1.2.2 Đa dạng dịch vụ................................................................................................ 14 1.2.3 Khả năng tương tác .......................................................................................... 14 1.2.4 Bảo mật nội dung ............................................................................................. 16 1.3 Công nghệ truyền tải tín hiệu MobileTV ................................................................ 17 1.4 Truyền hình di động trên mạng 3G ......................................................................... 22 1.4.1 Chế độ unicast và broadcast ............................................................................. 22 1.4.2 Dịch vụ truyền tải dòng mạch gói của 3GPP ................................................... 25 1.4.3 Công nghệ phát quảng bá/ đa hướng MBMS ................................................... 31 1.5 Các dịch vụ truyền hình di động ............................................................................. 36 1.6 Nội dung truyền hình di động tương tác ................................................................. 38 1.7 Kết luận chương 1 ................................................................................................... 40 CHƯƠNG 2 : CÔNG NGHỆ MBMS........................................................................... 41 2.1 Giới thiệu chung về công nghệ MBMS .................................................................. 41 2.2 Kiến trúc MBMS..................................................................................................... 42 2.2.1 Trung tâm dịch vụ broadcast/multicast (BM-SC) ............................................ 42 2.2.1.1 Chức năng phát hiện và thông báo ............................................................ 44 2.2.1.2 Phiên và truyền dẫn ................................................................................... 45 2.2.1.3 Chức năng thành viên ................................................................................ 45 2.2.1.4 Quản lý khóa MBMS ................................................................................. 45 2.2.2 Điểm tham chiếu .............................................................................................. 47 Học viên Nguyễn Thị Thu Thủy 4 2.2.3 GGSN ............................................................................................................... 48 2.2.4 SGSN................................................................................................................ 49 2.2.5 Mạng truy nhập vô tuyến UTRAN/GERAN .................................................... 49 2.2.5.1 GSM/EDGE ............................................................................................... 50 2.2.5.2 UMTS/WCDMA ....................................................................................... 51 2.2.6 UE..................................................................................................................... 52 2.3 Các phiên truyền dẫn dịch vụ MBMS..................................................................... 52 2.4 Cấu trúc kênh giao diện vô tuyến MBMS .............................................................. 54 2.4.1 Kênh logic ........................................................................................................ 54 2.4.2 Kênh truyền tải ................................................................................................. 54 2.4.3 Kênh vật lý ....................................................................................................... 55 2.4.4 Kết nối điểm-tới-điểm, điểm-tới-đa điểm ........................................................ 56 2.5 Các chế độ của MBMS ........................................................................................... 57 2.6 Truy nhập tới các dịch vụ MBMS .......................................................................... 58 2.6.1 Chế độ Multicast .............................................................................................. 58 2.6.1.1 Đăng ký..................................................................................................... 59 2.6.1.2 Thông báo dịch vụ ..................................................................................... 59 2.6.1.3 Tham gia .................................................................................................... 60 2.6.1.4 Phiên khởi đầu ........................................................................................... 60 2.6.1.5 Thông báo MBMS ..................................................................................... 60 2.6.1.6 Truyền dữ liệu ........................................................................................... 60 2.6.1.7 Phiên kết thúc ............................................................................................ 60 2.6.1.8 Rời khỏi dịch vụ ........................................................................................ 60 2.6.1.9 Dòng thời gian chế độ phát đa hướng ........................................................ 61 2.6.2 Chế độ broadcast .............................................................................................. 63 2.6.2.1 Thông báo dịch vụ ..................................................................................... 63 2.6.2.2 Phiên khởi đầu ........................................................................................... 63 2.6.2.3 Thông báo MBMS ..................................................................................... 64 2.6.2.4 Truyền dữ liệu ........................................................................................... 64 2.6.2.5 Phiên kết thúc ............................................................................................ 64 2.6.2.6 Dòng thời gian chế độ phát quảng bá ........................................................ 64 2.7 Công nghệ MBMS broadcast tiên tiến .................................................................... 64 2.7.1 Nguyên lý MBMS broadcast tiên tiến .............................................................. 65 Học viên Nguyễn Thị Thu Thủy 5 2.7.2 Hướng dẫn dịch vụ điện tử ( ESG)................................................................... 66 2.8 Bảo mật và quản lý nội dung .................................................................................. 67 2.8.1 Bảo mật MBMS ................................................................................................... 67 2.8.2 Quản lý bản quyền số nội dung video di động..................................................... 69 2.9 Kết luận chương 2 ................................................................................................... 69 CHƯƠNG 3 TRIỂN KHAI MBMS TRÊN 3G ............................................................ 71 3.1 Kiến trúc điển hình hệ thống cung cấp tín hiệu MobileTV qua mạng 3G .............. 71 3.2 Yêu cầu hệ thống triển khai MBMS ....................................................................... 72 3.2.1 Yêu cầu hệ thống mạng truy nhập vô tuyến ..................................................... 72 3.2.2 Yêu cầu về thông báo MBMS .......................................................................... 73 3.2.3 Yêu cầu chức năng RAN MBMS ..................................................................... 74 3.3 Yêu cầu về thiết bị người sử dụng (UE) ................................................................. 75 3.3.1 Yêu cầu hỗ trợ chức năng đa phương tiện........................................................ 75 3.3.1.1 Chipset ....................................................................................................... 75 3.3.1.2 Hệ điều hành .............................................................................................. 78 3.3.1.3 Yêu cầu về chức năng của điện thoại ........................................................ 78 3.3.2 Chức năng hỗ trợ MBMS ................................................................................. 79 3.4 Yêu cầu hỗ trợ giao thức cho MBMS ..................................................................... 80 3.5 Năng lực cung cấp dịch vụ của các nhà khai thác mạng 3G ở Việt Nam ............... 81 3.6 Đánh giá khả năng triển khai ở Việt Nam .............................................................. 82 3.6.1 Hệ thống cung cấp dịch vụ truyền hình di động của các nhà mạng 3G tại Việt Nam ........................................................................................................................... 82 3.6.2 Hiện trạng thị trường truyền hình di động tại Việt Nam .................................. 85 3.6.3 Khả năng triển khai truyền hình di động MBMS trên mạng 3G ở Việt Nam .. 87 3.7 Kết luận chương 3 ................................................................................................... 88 CHƯƠNG 4 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH MOBILETIVI TRÊN NỀN ĐIỆN THOẠI ANDROID ....................................................................................................... 89 4.1 Giới thiệu hệ điều hành android và lập trình trên hệ điều hành android: ............... 89 4.1.1 Hệ điều hành android là gì?.............................................................................. 89 4.1.2 Lập trình trên hệ điều Hệ điều hành android:................................................... 89 4.1.3 Giới thiệu chương trình hỗ trợ lập trình Eclipse và cách cài đặt các trình cắm thêm (plug-in widget) công cụ phát triển ứng dụng Android (ADT): ...................... 91 4.2 Cơ sở xây dựng chương trình mobiletivi: ............................................................... 91 Học viên Nguyễn Thị Thu Thủy 6 4.2.1 Cách sử dụng dịch vụ mobiletivi..................................................................... 91 4.2.2 Mô hình cung cấp nội dung .............................................................................. 93 4.3 Xây dựng chương trình: .......................................................................................... 96 4.3.1 Xây dựng list kênh tivi ..................................................................................... 96 4.3.2 Xây dựng màn hình xem chương trình: ......................................................... 101 4.3.3 Giới thiệu về chương trình và phiên bản: ....................................................... 102 KẾT LUẬN ................................................................................................................. 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 104 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 So sánh các công nghệ truyền hình di động .................................................. 18 Bảng 1.2. Các khuôn dạng mã hoá/giải mã đối với dịch vụ streaming ........................ 26 Bảng 1.3 Các dịch vụ MBMS phổ biến ........................................................................ 33 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Truyền hình di động tương tác ....................................................................... 15 Hình 1.2 Truy nhập có điều kiện và bảo mật nội dung ................................................. 16 Hình 1.3 Chế độ phát quảng bá và đơn hướng ............................................................. 22 Hình 1.4 Kiến trúc CMB ............................................................................................... 23 Hình 1.5 Ví dụ truyền tải dòng MobileTV với ba kênh khác nhau qua kết nối đơn hướng và quảng bá ........................................................................................................ 25 Hình 1.6 Kiến trúc truyền tải dòng Mobile TV ............................................................ 27 Hình 1.7 Giá giao thức dịch vụ truyền tải dòng gói 3GPP ........................................... 28 Hình 1.8 Thiết lập phiên truyền tải dòng trong 3GPP-PSS .......................................... 29 Hình 1.9 Truyền tải tín hiệu MobileTV theo chuẩn 3GPP ........................................... 30 Hình 1.10 Kiến trúc mạng MBMS................................................................................ 33 Hình 1.11 So sánh công nghệ MBMS với các công nghệ truyền tải khác.................... 35 Hình 1.12 Mô hình luồng nội dung trong truyền hình di động ..................................... 37 Hình 1.13 Dịch vụ thời tiết trên điện thoại di động ...................................................... 39 Hình 2.1 Kiến trúc MBMS............................................................................................ 42 Học viên Nguyễn Thị Thu Thủy 7 Hình 2.2 Cấu trúc chức năng BM-SC ........................................................................... 44 Hình 2.3 Tổng quan bảo mật MBMS............................................................................ 46 Hình 2.4 Điểm tham chiếu mới hỗ trợ dịch vụ MBMS trong kiến trúc 3GPP ............. 47 Hình 2.5 Các phiên truyền dẫn dịch vụ MBMS............................................................ 53 Hình 2.6 Ánh xạ kênh MBMS ...................................................................................... 55 Hình 2.7 Khoảng thời gian giữa thời điểm truyền dẫn MICH và thay đổi nội dung MCCH ........................................................................................................................... 56 Hình 2.8 Các chế độ và phương pháp phân phát dữ liệu MBMS ................................. 57 Hình 2.9 Các phiên trong chế độ phát đa hướng MBMS ............................................. 58 Hình 2.10 Ví dụ về dòng thời gian dịch vụ phát đa hướng ........................................... 61 Hình 2.11 Các phiên trong chế độ phát quảng bá MBMS ............................................ 63 Hình 2.12 Ví dụ dòng thời gian dịch vụ phát quảng bá MBMS ................................... 64 Hình 2.13 Chế độ broadcast tiên tiến ............................................................................ 65 Hình 2.14 Tổng quan kiến trúc bảo mật MBMS .......................................................... 68 Hình 3.1 Kiến trúc hệ thống cung cấp tín hiệu MobileTV qua mạng 3G ..................... 71 Hình 3.2 Tính năng điện thoại tích hợp chipset Snapdragon ........................................ 78 Hình 3.3 Ngăn xếp giao thức truyền tải file download điểm tới đa điểm ..................... 80 Hình 3.4 Ngăn xếp giao thức cho truyền tải file streaming .......................................... 81 Hình 4.1 Thành phần hệ điều hành android .................................................................. 81 Hình 4.2 Luồng download ............................................................................................ 81 Hình 4.3 Luồng xem trực tiếp ..................................................................................... 810 Hình 4.4 Phương thức kết nối ..................................................................................... 811 Hình 4.5 Mô hình chuyển đổi dữ liệu ......................................................................... 811 Hình 4.6 Giao diện chính ............................................................................................ 813 Hình 4.7 Các màn hình chính ..................................................................................... 814 Hình 4.5 List kênh....................................................................................................... 814 Học viên Nguyễn Thị Thu Thủy 8 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 3G 3GPP Third Generation Third Generation Partnership Project AAC A Advanced Audio Coding ARPU Average Revenue Per User AMR AVC Adaptive MultiRate Advanced Video Coding BCCH B Broadcast Control Channel BCMCS BroadCast and MultiCast Service BGCF Border Gateway Control Fuction BM-SC Broadcast Multicast Service Center BS BSS BTS Base Station Base Station System Base Transceiver Station CA CDMA C Conditional Access Code Division Multiple Access CMMB CQI CS China Mobile Multimedia Broadcasting Channel Quality Indication Coding Scheme DAB DCCH D Digital Audio Broadcasting Dedicated Control Channel DMB Digital Multimedia Broadcasting Học viên Nguyễn Thị Thu Thủy Thế hệ thứ ba Dự án hiệp hội thế hệ thứ ba Mã hóa âm thanh tiên tiến Doanh thu bình quân trên người sử dụng Thích ứng đa tốc độ Mã hóa hình ảnh tiên tiến Kênh điều khiển quảng bá Dịch vụ quảng bá và đa hướng Chức năng điều khiển cổng biên Trung tâm dịch vụ broadcast multicast Trạm cơ sở Hệ thống trạm cơ sở Trạm thu phát gốc Truy nhập có điều kiện Đa truy nhập phân chia theo mã Quảng bá đa phương tiện Trung Quốc Chỉ thị chất lượng kênh Sơ đồ mã hóa Quảng bá âm thanh số Kênh điều khiển dành riêng Quảng bá đa phương tiện số 9 DRM DSCH Digital Rights Management Downlink Shared Channel DVB-H Digital Video Broadcast-Handheld DVB-T Digitial Video Broadcast-Terrestrial EPG E Enhanced Data rates for GSM Evolution Electronic Programming Guide ESG Electronic Service Guide ETSI European Telecommunicatioins Standards Institute EDGE FACH FDD FEC FLUTE F Forward Access Channel Frequency Division Duplexing FTP Forward Error Correction File deLivery over Unidirectional Transport File Transfer Protocol GBA GERAN G Generic Bootstrapping Architect Gsm/Edge Radio Access Network GGSN GPRS Gateway Gprs Support Node General Packet Radio Service GSM Global System for Mobile communication HLR HSDPA HS-DSCH HSPA Quản lý bản quyền số Kênh chia sẻ đường xuống Quảng bá video số cho thiết bị cầm tay Quảng bá video số mặt đất Tốc độ cải tiến cho GSM Hướng dẫn chương trình điện tử Hướng dẫn dịch vụ điện tử Viện các chuẩn viễn thông châu Âu Kênh truy cập hướng đi Song công phân chia theo tần số Sửa lỗi hướng đi Truyền tải file qua kết nối đơn hướng Giao thức truyền tải dữ liệu Kiến trúc bootstrapping Mạng truy nhập vô tuyến GSM/EDGE Nút hỗ trợ cổng GPRS Dịch vụ vô tuyến gói chung Hệ thống thông tin di động toàn cầu H Home Location Register Đăng ký vị trí vùng High Speed Downlink Packet Access Truy nhập gói đường xuống tốc độ cao High Speed Downlink Shared Kênh chia sẻ đường Channel xuống tốc độ cao High Speed Packet Access Truy nhập gói tốc độ cao Học viên Nguyễn Thị Thu Thủy 10 HTTP ISDB-T ITU HyperText Transport Protocol I Integrated Services Digital Broadcast-Terrestrial International Telecommunication Union JPEG J Joint Photographic Experts Group MAC M Media Access Control MBMS MBMS GW MCCH MICH MoD MSCH MSK MTCH MTK MUK Multimedia Broadcast/Multicast Service MBMS GateWay MBMS Control Channel MBMS Indicator Channel Music on Demand MBMS Scheduling Channel MBMS Session Key MBMS Traffic Chanel MBMS Traffic Key MBMS User Key Giao thức truyền tải siêu văn bản Quảng bá số tổ hợp dịch mặt đất Liên hiệp viễn thông quốc tế Nhóm liên hợp các chuyên gia đồ họa Điều khiển truy nhập môi trường Dịch vụ quảng bá/đa hướng đa phương tiện Cổng MBMS Kênh điều khiển MBMS Kênh chỉ thị MBMS Âm nhạc theo yêu cầu Kênh lập biểu MBMS Khóa phiên MBMS Kênh lưu lượng MBMS Khóa lưu lượng MBMS Khóa người dùng MBMS OMA O Orthogonal Frequency Division Multiplexing Open Mobile Alliance Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao Liên minh di động mở PSS P-t-M P-t-P P Packet Switched Streaming Point to Multipoint Point to Point Dòng chuyển mạch gói Điểm tới đa điểm Điểm tới điểm RAN R Radio Access Network RLC Radio Link Control layer RNC Radio Network Controllẻ OFDM Học viên Nguyễn Thị Thu Thủy Mạng truy nhập vô tuyến Lớp điều khiển kết nối vô tuyến Bộ điều khiển mạng 11 RTCP Real-time Transport Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải thời gian thực RTP Real-time Transport Protocol Giao thức truyền tải thời gian thực SGSN S Secondary Common Control Physical Channel Satellite-based Digital Media Broadcasting Service GPRS Support Node SRTP Secure Real-time Transport Protocol S-CCPCH S-DMB T T-DMB TTI Terrestrial-DMB Transmission Time Interval U UE UMTS UTRAN WCDMA WiMAX Kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp Quảng bá đa phương tiện số vệ tinh Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS Giao thức truyền tải thời gian thực bảo mật DMB mặt đất Khoảng thời gian truyền dẫn User Equipment Universal Mobile Telecommunications System UMTS Radio Access Network Thiết bị người dùng Hệ thống thông tin di động toàn cầu Mạng truy nhập vô tuyến UMTS W Wideband Code Division Multiple Access Worldwide Interoperability for Microwave Access based on IEEE 802.16 standard Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng Truy nhập sóng cao tần theo chuẩn IEEE 802.16 Học viên Nguyễn Thị Thu Thủy 12 Chương 1: Tổng quan về truyền hình di động CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG 1.1 Giới thiệu chung 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 phương tiện vô tuyến, các máy điện thoại có khả năng thu tín hiệu truyền hình di động. Với Mobile TV người xem có thể truy nhập một dải rộng 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 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 thậm chí lên tới 200 km/h. Do đó, Mobile TV là công nghệ được thiết kế để đáp ứng được các yêu 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 refresh. 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 Mobile 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. Học viên Nguyễn Thị Thu Thủy 13 Chương 1: Tổng quan về truyền hình di động 1.2 Ưu điểm truyền hình di động qua mạng 3G 1.2.1 Tính di động Khả năng di động chính là ưu điểm nổi bật và là động lực thúc đẩy để phát triển truyền hình di động. Với một thiết bị nhỏ gọn trong tay khách hàng có thể xem truyền hình ở bất kì nơi đâu bất kì lúc nào trong vùng phủ sóng của dịch vụ ngay cả khi đang di chuyển. 1.2.2 Đa dạng dịch vụ Ngoài tính chất di động, Mobile TV mang lại nhiều dịch vụ khác nhau như truyền hình theo yêu cầu VoD, các chương trình phát thanh, truyền hình truyền thống và trực tuyến. 1.2.3 Khả năng tương tác Một sự kiện, một chương trình truyền hình thực sự có giá trị và ý nghĩa khi nó kết nối được với khán giả. Thực tế truyền hình tương tác đã góp phần tạo nên chất xúc tác rút ngắn khoảng cách giữa chương trình, giữa đài truyền hình với công chúng hơn. Quá trình tương tác - trao đổi giúp nhà đài hiểu hơn tình cảm, nhu cầu của khán giả, xác định rõ hơn hiệu quả của thông tin. Tương tác tạo khả năng đa dạng hoá nguồn thông tin. Với nguồn thông tin ngược từ khán giả, đài truyền hình cùng với những người làm chương trình đã có thêm mạng lưới thông tin rộng rãi với những nguồn tin nóng hổi, sinh động. Không ít ý kiến phản hồi, những thông tin cập nhật bằng hình ảnh và âm thanh của công chúng gửi tới đài là dữ liệu quan trọng, sát thực tiễn, gợi mở để những người làm chương trình triển khai những chương trình mới chất lượng, thiết thực. Tương tác giúp cho chương trình bớt khô khan bởi thông tin được nhìn nhận trao đổi hai chiều, khách quan. Tương tác tạo ra hiệu ứng xã hội mạnh mẽ. Xét cho cùng, tương tác góp phần thu hút ngày càng nhiều khán giả, tăng tính cạnh tranh cho một chương trình truyền hình, một kênh truyền hình, một đài truyền hình. Quá trình truyền dẫn tín hiệu truyền hình di động ( thông qua bất kỳ hệ thống nào như ATSC Mobile DTV, DVB-H hay DMB) bao gồm luồng video, âm thanh hay dữ liệu bổ sung. Các ứng dụng tương tác được cung cấp bởi một data carousel ( vòng xoay dữ liệu ) nhỏ. Hướng dẫn dịch vụ điện tử là cơ chế hiệu quả để cung cấp thông tin dựa trên ngôn ngữ XML. Học viên Nguyễn Thị Thu Thủy 14 Chương 1: Tổng quan về truyền hình di động Hình 1.1 Truyền hình di động tương tác Ví dụ, DVB-H tốc độ 3.5 Mb/s có 9 đến 10 kênh tương ứng với tốc độ 350 Kb/s cho mỗi kênh. Một trong số các kênh đó có thể được đánh dấu vòng quay dữ liệu IP để khách hàng có thể nhận được các dịch vụ tương tác. Có thể tạo ra các vòng xoay bằng cách sử dụng hệ thống truyền tải Object Carousel được định nghĩa trong MPEG-2 hoặc sử dụng giao thức FLUTE. Dữ liệu được truyền tải thông qua giao thức FLUTE bao gồm ESG, trang HTML, logo, ảnh, video clip…Dữ liệu được truyền đi trong vòng lặp vô hạn, vì thế người sử dụng có thể nhận được file yêu cầu chỉ trong vài giây. Thông thường các dữ liệu “ now” và “ next” trong EPG được phát quảng bá với tần suất phát lặp cao để hỗ trợ cho việc tải file lên nhanh chóng. Mạng 3G là mạng hỗ trợ kết nối song hướng, mạng 3G có thể cung cấp tín hiệu truyền hình tới các thiết bị qua kết nối unicast hay multicast. Trong trường hợp này công nghệ truyền tải audio hay video trên mạng 3G UMTS cũng tương tự như DVB-H. Ví dụ mạng DVB-H có thể cung cấp tín hiệu truyền hình trực tiếp ở tốc độ 384 kbps và sử dụng liên kết nghịch đảo ở lớp mạng 3G. Trong mạng quảng bá như DVB-H, người sử dụng có thể tải về ảnh, logo, nhạc chuông…được lưu trữ trong vòng xoay dữ liệu. Việc này khác với mạng 3G khi các thông tin được truyền dẫn theo phương pháp streaming sử dụng kết nối unicast tới từng người sử dụng độc lập. Do đó cần phải có mạng quảng bá MBMS để có được chức năng tương tự như mạng quảng bá DVB-H. Ngày nay dịch vụ Mobile TV trên mạng 3G với tính năng tương tác đã được phổ biến rộng rãi. Học viên Nguyễn Thị Thu Thủy 15 Chương 1: Tổng quan về truyền hình di động 1.2.4 Bảo mật nội dung Các phương thức truy nhập truyền thống cho phép truy cập nội dung được gọi là truy nhập có điều kiện (CA). Kiểu truy nhập này có thể được phân loại thành “bảo mật hệ thống truyền dẫn” hoặc “bảo mật quảng bá” trái với nguyên tắc bảo mật nội dung được cung cấp bởi DRM. Bảo mật quảng bá rất phổ biến trong kinh doanh truyền hình trả trước, trong đó nó được sử dụng bởi các nhà điều hành để cho phép hoặc từ chối truy cập vào các kênh hoặc chương trình cụ thể cho khách hàng. Tuy nhiên, khi đã truy cập được, khách hàng có thể lưu trữ và lấy nội dung, chuyển tiếp nó cho người khác, tạo bản sao, hoặc sử dụng nó bằng bất cứ cách nào khác. Bảo mật nội dung ở mức quảng bá không cung cấp bất kỳ cơ chế hữu ích nào để kiểm soát việc sử dụng các nội dung sau khi nó được giải mã. Các mạng quảng bá thuần túy không có kết nối phản hồi lại cần coi truy nhập có điều kiện là phương pháp chính để bảo mật nội dung. Nói một cách khác, các mạng có kết nối phản hồi có khả năng cung cấp khóa linh hoạt thông qua kênh truyền dẫn di động và có thể sử dụng nội dung, bảo mật quảng bá. Ví dụ về mạng quảng bá tới các thiết bị di động là mạng dành riêng. Mạng dành riêng sử dụng chuẩn mã hóa nâng cao ( AES) để mã hóa các dịch vụ quảng bá đa phương tiện. Khóa được gửi thẳng tới người sử dụng qua mạng di động mà không sử dụng mạng quảng bá như trong hệ thống quảng bá payTV. Hình 1.2 Truy nhập có điều kiện và bảo mật nội dung Học viên Nguyễn Thị Thu Thủy 16 Chương 1: Tổng quan về truyền hình di động Trong các hệ thống CA thông thường, bộ giải mã nhận tín hiệu có thể hoạt động độc lập, nghĩa là nó chỉ phụ thuộc vào luồng truyền dẫn phân phối khóa. Nó không thể ( và không được thiết kế để ) truy cập các nguồn bên ngoài để tìm kiếm khóa như cấu trúc khóa công khai ( PKI) hoặc một server ủy quyền. PKI là chuẩn sử dụng trong mã hóa dựa trên Internet và các hệ thống chứng thực. 1.3 Công nghệ truyền tải tín hiệu MobileTV Hiện nay truyền hình di động là chủ đề được đề cập nhiều trong ngành thông tin di động. Nhiều nước đã tiến hành thử nghiệm dịch vụ Mobile TV với các công nghệ khác nhau. Hàn Quốc là nước đi đầu trong việc phát triển dịch vụ này và hãng British Telecom của Anh là nhà cung cấp dịch vụ đầu tiên triển khai dịch vụ Mobile TV. Các nhà khai thác di động có mạng bao phủ diện rộng hầu khắp trên thế giới có điều kiện thuận lợi phát triển cung cấp các dịch vụ truyền hình di động. Trong khi đó các nhà khai thác dịch vụ phát thanh và truyền hình truyền thống cũng mở rộng, phát triển các mạng truyền hình quảng bá mặt đất để cung cấp các dịch vụ truyền hình di động. Có nhiều công nghệ truyền hình di động khác nhau, tuy nhiên có thể phân chia các công nghệ cung cấp dịch vụ truyền hình di động theo ba hướng chính đó là: - Công nghệ truyền hình di động dựa trên các mạng quảng bá vệ tinh hoặc mặt đất (DVB-H, T-DMB, DVB-S…) trong đó nội dung được truyền trên kênh vô tuyến phát riêng. 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. - Công nghệ truyền hình di động dựa trên mạng băng rộng không dây (UWB, Wimax, WiBro…) trong đó nội dung được tuyền thông qua mạng Internet băng rộng không dây. - Công nghệ truyền hình di động dựa trên công nghệ tế bào, chủ yếu dựa trên nền mạng 3G (CMB,MBMS, BCMCS) trong đó nội dung được truyền qua kênh truyền dữ liệu của mạng di động. Công nghệ này có ưu điểm nổi bật 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 Học viên Nguyễn Thị Thu Thủy 17 Chương 1: Tổng quan về truyền hình di động tế bào 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. Bảng sau so sánh công nghệ truyền hình di động qua mạng tế bào với các công nghệ truyền tải truyền hình di động khác. Bảng 1.1 So sánh các công nghệ truyền hình di động DVB-H T-DMB MediaFL O Các mạng tế bào GPRS (2.5 G) Thiết kế Được thiết kế dựa trên mạng DVB-T, đảm bảo sự cân đối giữa kinh nghiệm người sử dụng, thời gian chuyển kênh, chất lượng, vùng phủ sóng và sự triển khai. Được thiết kế từ hệ thống Eureka147 (quảng bá âm thanh số DAB) để phát các dịch vụ multime dia di động. Học viên Nguyễn Thị Thu Thủy Multicas t Unicast UMT S (3G) HSDP A MBMS Được thiết kế bởi Hãng Qualcom m để phát dữ liệu multime dia tới máy cầm tay di động; phân phát hiệu quả, đảm bảo tính di động, dung lượng và vùng phủ sóng tối ưu. 18 Chương 1: Tổng quan về truyền hình di động Khả năng phát broadc ast Có Có Có Không Khôn g Không Có Tiêu chuẩn Mở Mở Độc quyền Mở Mở Mở Mở Tổ chức tiêu chuẩn DVB ETSI, DAB Forum Qualcom m 3GPP, 3GPP, 3GPP, 3GPP 3GPP 3GPP 2 2 2 3GPP, 3GPP2 Giao diện không gian DVBT, OFDM OFDM OFDM UTR A WCD MA UTRA WCDM A Khu vực Châu Âu, Mỹ, và một số nước Châu Á Hàn Quốc, đang mở rộng sang các nước khác Mỹ Nhiều nước trên thế giới Nhiều nước trên thế giới Nhiều nước trên thế giới Nhiều nước trên thế giới Sự khả dụng của dịch vụ 2005 2005 2006 Khả dụng Khả dụng 2006 2008 Sự khả dụng của máy cầm tay Ngày nay từ một số nhà sản xuất thiết bị Ngày nay từ một số nhà sản xuất thiết bị 2006 Khả dụng Ngày nay từ một số nhà sản xuất thiết bị Khả dụng Ngày nay từ một số nhà sản xuất thiết bị Học viên Nguyễn Thị Thu Thủy 19