Đề tài Nghiên cứu các tiêu chuẩn kỹ thuật truyền hình di động dựa trên công nghệ 3G

` MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU ....................................................................................... 4  DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................ 5  MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 6  BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆN KHOA HỌC KỸ THUẬT BƯU ĐIỆN -------  ------- BÁO CÁO KHOA HỌC ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CÁC TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ 3G MÃ SỐ 99-10-KHKT-RD Chủ trì đề tài: TS. Phạm Việt Hà Cộng tác viên: TS. Trần Thiện Chính KS. Lê Văn Duy HÀ NỘI, THÁNG 3.2011 Thuyết minh đề tài nghiên cứu Khoa học công nghệ NGHIÊN CỨU CÁC TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ 3G 2010 Trung tâm Tư vấn Đầu tư Chuyển giao công nghệ -Viện KHKT Bưu điện Trang 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG .............................. 7  1.1 Khái niệm truyền hình di động ..................................................................... 7  1.2 Các công nghệ truyền hình di động .............................................................. 9  1.3 Truyền hình di động dựa trên công nghệ 3G ............................................ 16  1.3.1  Chế độ phát đơn hướng .................................................................................... 17  1.3.2  Chế độ phát quảng bá ....................................................................................... 18  1.4 Nội dung của dịch vụ truyền hình di động ................................................ 21  CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU CÁC TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT VỀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG DỰA TRÊN 3G-UMTS ...... 26  2.1 Tình hình tiêu chuẩn hóa sử dụng cho công nghệ truyền hình di động dựa trên mạng 3G-UMTS ........................................................................... 26  2.1.1  IETF ................................................................................................................. 26  2.1.2  ISO/IEC ............................................................................................................ 28  2.1.3  ITU ................................................................................................................... 29  2.1.4  ISMA ................................................................................................................ 30  2.1.5  3GPP ................................................................................................................. 30  2.1.5.1  Nhóm tiêu chuẩn giao thức và mã hóa ........................................................... 30  2.1.5.2  Nhóm tiêu chuẩn phân phối dịch vụ đơn hướng ............................................. 31  2.1.5.3  Nhóm tiêu chuẩn phân phối dịch vụ quảng bá ............................................... 32  2.1.5.4  Nhóm tiêu chuẩn yêu cầu trong mạng cung cấp dịch vụ quảng bá ................ 32  2.1.5.5  Nhóm tiêu chuẩn lớp người dùng ................................................................... 33  2.1.5.6  Nhóm tiêu chuẩn chất lượng dịch vụ .............................................................. 34  2.1.6  ETSI ................................................................................................................. 34  2.1.7  3GPP2 ............................................................................................................... 37  2.1.8  OMA ................................................................................................................. 38  2.2 Phân loại các tiêu chuẩn kỹ thuật .............................................................. 39  2.3 Các tiêu chuẩn mã hóa và giải mã .............................................................. 40  2.3.1  Mã hóa và giải mã hình ảnh và âm thanh ......................................................... 40  2.3.2  Giao thức trong dịch vụ truyền hình ................................................................ 41  2.4 Nghiên cứu tiêu chuẩn cung cấp dịch vụ đơn hướng ............................... 43  2.4.1  Cấu trúc chung để cung cấp dịch vụ 3G PSS ................................................... 43  2.4.2  Thủ tục thiết lập cung cấp dịch vụ 3G PSS ...................................................... 44  2.4.3  Yêu cầu đối với thiết bị di động sử dụng dịch vụ 3G PSS ............................... 45  2.5 Nghiên cứu tiêu chuẩn cung cấp dịch vụ quảng bá .................................. 46  2.5.1  Cấu trúc chung hệ thống cung cấp dịch vụ quảng bá – MBMS ....................... 46  2.5.2  Thủ tục thiết lập cung cấp dịch vụ quảng bá trong MBMS ............................. 48  2.5.3  Yêu cầu đối với truy nhập vô tuyến cho MBMS.............................................. 51  2.5.4  Bảo mật trong MBMS ...................................................................................... 56  2.5.5  Dịch vụ trong MBMS ....................................................................................... 58  CHƯƠNG 3. NĂNG LỰC CUNG CẤP DỊCH VỤ CỦA CÁC NHÀ KHAI Thuyết minh đề tài nghiên cứu Khoa học công nghệ NGHIÊN CỨU CÁC TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ 3G 2010 Trung tâm Tư vấn Đầu tư Chuyển giao công nghệ -Viện KHKT Bưu điện Trang 3 THÁC MẠNG 3G TẠI VIỆT NAM .............................................. 62  3.1 Các loại dịch vụ đang được cung cấp ......................................................... 62  3.1.1  Viettel ............................................................................................................... 62  3.1.2  MobiFone ......................................................................................................... 63  3.1.3  VinaPhone ........................................................................................................ 64  3.2 Đánh giá nhu cầu thị trường dịch vụ MobileTV tại Việt nam ................ 64  3.3 Đánh giá năng lực mạng lưới và khả năng triển khai dịch vụ MobileTV của các mạng 3G tại Việt Nam ................................................................... 66  3.3.1  Cấu hình mạng cung cấp dịch vụ của VinaPhone và MobiFone...................... 66  3.3.1.1  Kiến trúc tổng thể hệ thống Mobile TV .......................................................... 67  3.3.1.2  Các thành phần chính trong hệ thống ............................................................ 67  3.3.1.3  Mô hình kết nối hệ thống MobileTV ............................................................... 69  3.3.1.4  Năng lực hệ thống .......................................................................................... 73  3.3.1.5  Chức năng quản trị và vận hành hệ thống ..................................................... 74  3.3.2  Kết luận về hệ thống cung cấp dịch vụ truyền hình di động của các nhà mạng 3G tại Việt Nam: .............................................................................................. 76  CHƯƠNG 4. ĐỀ XUẤT VÀ KHUYẾN NGHỊ ÁP DỤNG TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG TRÊN MẠNG 3G TẠI VIỆT NAM ...................................................................................... 77  4.1 Hướng chuẩn hóa kỹ thuật truyền hình di động trên mạng 3G ở Việt Nam ............................................................................................................... 77  4.2 Khuyến nghị sử dụng tiêu chuẩn ở Việt Nam ........................................... 78  4.3 Đề xuất xây dựng các tiêu chuẩn cho dịch vụ truyền hình di động trên mạng 3G tại Việt Nam ................................................................................. 78  4.3.1  Tiêu chuẩn về hình ảnh và âm thanh ................................................................ 79  4.3.2  Tiêu chuẩn về chất lượng dịch vụ truyền tải dòng ........................................... 79  4.3.3  Tiêu chuẩn về phân phối dịch vụ đơn hướng: .................................................. 80  4.3.4  Tiêu chuẩn cung cấp dịch vụ quảng bá trong tương lai ................................... 80  THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ...................................................................................... 81  TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 90  DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 Số liệu thống kê về các mạng truyền hình di động trên thế giới .......................... 8  Bảng 2 So sánh các công nghệ truyền hình di động ....................................................... 15  Bảng 3 Các khuôn dạng mã hóa (Profile) đối với dịch vụ truyền hình di động ............. 41  Bảng 4 Các giao thức với thiết bị di động ....................................................................... 42  Bảng 5 Các dịch vụ người sử dụng trong MBMS ........................................................... 59  Bảng 6 Giao thức và tiêu chuẩn kết nối .......................................................................... 71  Bảng 7 Encoding profile đề xuất cho mạng 2.5G ........................................................... 72  Bảng 8 Encoding profile đề xuất cho mạng 3G .............................................................. 72  Bảng 9 Encoding profile đề xuất cho mạng HSPDA ...................................................... 73  Thuyết minh đề tài nghiên cứu Khoa học công nghệ NGHIÊN CỨU CÁC TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ 3G 2010 Trung tâm Tư vấn Đầu tư Chuyển giao công nghệ -Viện KHKT Bưu điện Trang 5 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1. Mô hình chung hệ thống truyền hình di động ..................................................... 8  Hình 2. Phân loại các công nghệ truyền hình di động .................................................... 11  Hình 3. So sánh các công nghệ truyền hình di động ...................................................... 14  Hình 4. Chế độ phát quảng bá và đơn hướng ................................................................. 17  Hình 5. Truyền hình di động qua kết nối đơn hướng ..................................................... 18  Hình 6. Kiến trúc mạng CMB ........................................................................................ 18  Hình 7. Truyền hình di động qua kết nối quảng bá ........................................................ 19  Hình 8. Kiến trúc mạng MBMS ..................................................................................... 21  Hình 9. Mô hình luồng nội dung trong truyền hình di động .......................................... 24  Hình 10. Ngăn xếp giao thức các dịch vụ người sử dụng .............................................. 42  Hình 11. Các thành phần mạng liên quan đến dịch vụ 3G PSS ..................................... 43  Hình 12. Cấu trúc logic trong việc thiết lập cung cấp dịch vụ 3G PSS ......................... 44  Hình 13. Sơ đồ thiết lập phiên cung cấp dịch vụ 3G PSS đến thiết bị di động .............. 45  Hình 14. Kiến trúc hệ thống cung cấp dịch vụ truyền hình di động trên mạng 3G........ 47  Hình 15. Sơ đồ thiết lập phiên cung cấp dịch vụ quảng bá ............................................ 49  Hình 16. Dòng thời gian các phiên cung cấp dịch vụ đa hướng .................................... 51  Hình 17. Dòng thời gian các phiên cung cấp dịch vụ quảng bá ..................................... 51  Hình 18. Sắp xếp các kênh trong MBMS ....................................................................... 52  Hình 19. Quá trình truyền dẫn MCCH ........................................................................... 53  Hình 20. Kiến trúc bảo mật MBMS ............................................................................... 57  Hình 21. Kiến trúc tổng thể hệ thống MobileTV của VinaPhone và MobiFone ........... 67  Hình 22. Mô hình kết nối hệ thống giữa VinaPhone, MobiFone và nhà sản xuất nội dung ................................................................................................................. 70  Hình 23. Giao diện mạng ............................................................................................... 71  Thuyết minh đề tài nghiên cứu Khoa học công nghệ NGHIÊN CỨU CÁC TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ 3G 2010 Trung tâm Tư vấn Đầu tư Chuyển giao công nghệ -Viện KHKT Bưu điện Trang 6 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. 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 3G của họ. Tuy nhiên, Việt Nam chưa xây dựng các tiêu chuẩn liên quan đến công nghệ này. Vì vậy, việc nghiên cứu đề tài này sẽ giúp ích rất lớn cho việc nghiên cứu, triển khai xây dựng các tiêu chuẩn kỹ thuật truyền hình di động dựa trên mạng 3G tại Việt Nam cho phù hợp. Nhằm mục đích nghiên cứu các tiêu chuẩn kỹ thuật truyền hình di động dựa trên mạng 3G và đưa ra đề xuất hướng chuẩn hóa và khuyến nghị sử dụng tiêu chuẩn kỹ thuật truyền hình di động dựa trên mạng 3G tại Việt Nam, đề tài được xây dựng theo nội dung như sau:  Chương 1: Tổng quan truyền hình di động.  Chương 2: Nghiên cứu các tiêu chuẩn kỹ thuật về công nghệ truyền hình di động trên 3G.  Chương 3: Năng lực cung cấp dịch vụ của các nhà khai thác mạng di động 3G tại Việt Nam.  Chương 4: Đề xuất và khuyến nghị áp dụng tiêu chuẩn kỹ thuật truyền hình di động trên mạng 3G tại Việt Nam. Với lượng thời gian có hạn, nhóm thực hiện đề tài đã nỗ lực thu thập tài liệu và xử lý thông tin liên quan đến các tiêu chuẩn kỹ thuật truyền hình di động dựa trên mạng 3G. Tuy nhiên, do công nghệ truyền hình di động trên mạng di động còn rất mới mẻ nên một số nội dung trong đề tài chưa được chi tiết và không thể tránh khỏi những thiếu sót. Nhóm thực hiện đề tài hy vọng nhận được nhiều ý kiến đóng góp của các chuyên gia để đề tài được hoàn thiện và tiếp tục phát triển. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn. Nhóm thực hiện đề tài Thuyết minh đề tài nghiên cứu Khoa học công nghệ NGHIÊN CỨU CÁC TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ 3G 2010 Trung tâm Tư vấn Đầu tư Chuyển giao công nghệ -Viện KHKT Bưu điện Trang 7 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG 1.1 Khái niệm truyền hình di động 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 thu di động như bộ thu truyền hình di động, điện thoại di động, các thiết bị hỗ trợ số cầm tay (PDA), các thiết bị đa phương tiện vô tuyến,… có khả năng thu tín hiệu truyền hình di động. Với truyền hình di động người xem có thể xem một số lượng lớn các chương trình truyền hình trong khi di chuyển. Các chương trình truyền hình có thể được truyền tải dòng (streaming) hoặc qua sóng UHF, VHF tới máy di động để xem ở tốc độ giống như khi được phát hoặc các chương trình có thể được xem với một độ trễ thời gian nhất định hoặc có thể được ghi lại toàn bộ. Truyền hình di động không chỉ cho phép phát thông tin một chiều truyền thống như truyền hình di động mặt đất, vệ tinh, vô tuyến băng rộng mà còn cho phép truyền tín hiệu truyền hình tương tác nhờ sử dụng các kênh phản hồi cung cấp bởi truyền hình di động dựa trên mạng di động. Các chương trình có thể được phát ở chế độ quảng bá (chế độ 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). Kiểu phát quảng bá có thể sử dụng phương thức phát sóng vô tuyến trên mặt đất như truyền hình số và tương tự để phát đến các gia đình hoặc chúng có thể được phát trực tiếp qua các vệ tinh đến các máy di động, đồng thời các nội dung đó cũng có thể phát thông qua Internet/Web. Kiểu phát cho nhóm người sử dụng riêng hoặc một người sử dụng thường có trong hệ thống cung cấp dịch vụ điện thoại trên nền tảng công nghệ 3G và 3G+. Dịch vụ MobileTV cho phép khách hàng xem truyền hình trực tiếp (LiveTV) hoặc xem lại các chương trình truyền hình Quốc tế và trong nước; xem video theo yêu cầu (VOD); các clip ca nhạc, clip hài, karaoke giải trí,… Thuyết minh đề tài nghiên cứu Khoa học công nghệ NGHIÊN CỨU CÁC TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ 3G 2010 Trung tâm Tư vấn Đầu tư Chuyển giao công nghệ -Viện KHKT Bưu điện Trang 8 Hình 1. Mô hình chung hệ thống truyền hình di động Hình 1 cho thấy mô hình cơ bản của một hệ thống truyền hình di động. Các chương trình truyền hình được thu ở các head end, ví dụ qua vệ tinh, và được mã hóa nguồn (khuôn dạng chuẩn hình ảnh H.264, MPEG-4 part2, H.263, chuẩn âm thanh ACC, AMR…). Nguồn hình ảnh sau đó được mã hóa kênh (mã xoắn, mã turbo..), ghép xen kênh với các chương trình khác rồi đưa đến bộ điều chế (OFDM với chuẩn mã hóa QPSK, 16QAM..) rồi được khuyếch đại công suất và đưa tới anten phát thông qua mạng vô tuyến (DVB-H, T- DMB, S-DMB…) hoặc ghép vào các kênh truyền số liệu thông qua mạng vô tuyến băng rộng (mạng di động 3G, WiMax, UWB…) . Ở đầu máy thu, máy cầm tay di động thu được các tín hiệu truyền hình sẽ thực hiện các chức năng ngược lại với phần phát bao gồm: giải điều chế, giải ghép xen, giải mã kênh và giải mã nguồn để có thể xem được nội dung các kênh truyền hình trên thiết bị hiển thị di động. Bảng 1 Số liệu thống kê về các mạng truyền hình di động trên thế giới Đơn vị: m- triệu; k-nghìn. Nước Tổng thuê bao Thuê bao truyền hình di động Thời điểm triển khai Công nghệ Nhà cung cấp dịch Hãng cung cấp thiết bị Nhật 105m 1,8m 05/04/2008 ISDB-T Tự do NEC, NTT, Sharp, Sony, DoCoMo Hàn Quốc 45m S-DMB 1,85m 05/05/2008 S-DMB T-DMB SKT, KTF, LGF LG, Samsung, Motorola Thuyết minh đề tài nghiên cứu Khoa học công nghệ NGHIÊN CỨU CÁC TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ 3G 2010 Trung tâm Tư vấn Đầu tư Chuyển giao công nghệ -Viện KHKT Bưu điện Trang 9 T-DMB 15,4m Trung Quốc 616m 1,2m 08/07/2008 CMB MBMS Tự do INOFIDEN, Huawei, Telepath, Technologies, Lenovo, ZTE,Ktouch Italy 92m 1,2m 06/06/2008 DVB-H H3G, TIM và Vodafone Quantum, Samsung, Nokia Phần Lan 6,6m 5k 06/12/2008 DVB-H Mobile TV Nokia Áo 10m 13k 08/05/2008 DVB-H MobileKom Austria,H3, Orange Nokia, ZTE Thuỵ Điển 8,2m 5k 08/05/2008 DVB-H Swisscom Nokia, Samsung, LG Hà Lan 20m 10k 08/08/2008 DVB-H KPN Nokia, Samsung, LG Bắc Mỹ 270m 1m 07/03/2008 MediaF LO AT&T, Verizon Motorola, LG, Samsung Bảng 1 cho thấy các con số về sự phát triển của truyền hình di động ở một số nước trên thế giới. Qua các số liệu thống kê cho thấy, một số nước xây dựng mô hình nhà cung cấp dịch vụ điện thoại di động cũng là nhà cung cấp cấp các dịch vụ truyền hình di động bởi các hãng này tận dụng được thế mạnh trong việc sử dụng cơ sở hạ tầng mạng giúp vùng phủ sóng truyền hình vươn khắp cả nước, điển hình như Hàn Quốc và Italia với công nghệ truyền hình số quảng bá mặt đất T-DMB và DVB-H. Bên cạnh đó, sau hơn 3 năm triển khai kể từ khi hệ thống cung cấp dịch vụ quảng bá đầu tiên của PCCW mobile được xây dựng vào tháng 5/2006, số thuê bao truyền hình di dộng dựa trên mạng tế bào trên toàn thế giới đạt mức 40 triệu thuê bao (1% số thuê bao di động trên toàn thế giới) với doanh thu 3 tỷ USD vào năm 2008 và dự đoán đạt 140 triệu thuê bao với doanh thu khoảng 12 tỷ USD vào năm 2011 (số liệu dự đoán của các đơn vị nghiên cứu thị trường của