Truyền hình số măṭ đất theo tiêu chuẩn DVB-T2 và kết quả đo kiểm thưc̣ tế taị Việt Nam

yền hình số. Nghiên cứu truyền hình số mặt đất theo tiêu chu ẩn DVB-T: giới thiệu về tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T, đặc tính kỹ thuật, tình hình triển khai tại Việt Nam. Tìm hiểu truyền hình số măṭ đất theo tiêu chu ẩn DVB-T2: Yêu cầu đặt ra đối với tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T2; các đặc tính kỹ thuật, khả năng vượt trội của DVB-T2 so với DVB-T. Trình bày lộ trình hóa truyền hình số mặt đất, kết quả đo thực tế theo chuẩn DVB-T2: Lộ trình số hóa truyền hình số mặt đất tại Việt Nam; kết quả thử nghiệm truyền hình số mặt đất theo chuẩn DVB-T2 tại Malaysia và tình hình triển khai tại Việt Nam. Kết quả đo kiểm thưc̣ tế truyền hình số mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T2 tại Việt Nam: Trong chương này đưa ra các kết quả, các số đo thực nghiệm tại các điểm đo tại Hà Nội từ đó rút ra các kết luận việc sử dụng tiêu chuẩn Truyền hình số mặt đất DVB-T2 đạt hiệu quả và là điều kiện thuận lợi để triển khai các dịch vụ truyền hình tiêu chuẩn SD, HDTV và 3D TV trong tương lai. Keywords: Kỹ thuật điện tử; Truyền hình số mặt đất; Tiêu chuẩn chất lượng; Việt Nam; Truyền hình Content. CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH SỐ 1.1. Giới thiệu về hệ thống truyền hình số Công nghệ truyền hình số có nhiều ưu điểm hơn hẳn so với công nghệ truyền hình tương tự như: khả năng sử dụng hiệu quả phổ tần, truyền dẫn phát sóng được nhiều chương trình trên một kênh, có khả năng phát hiện và sửa lỗi, khắc phục được những ưu điểm thường thấy trong truyền hình tương tự, có khả năng tương thích với nhiều loại hình dịch vụ khác nhau cũng như khả năng phát sóng các chương trình truyền hình độ phân giải cao HDTV việc truyền dẫn tín hiệu truyền hình số được thực hiện thông qua cáp đồng trục, cáp quang, vệ tinh hay truyền hình số mặt đất. 1.2. Đặc điểm hệ thống truyền hình số - Thiết bị truyền hình số dùng trong truyền dẫn chương trình truyền hình là hệ thống nhiều kênh. Tín hiệu truyền hình số yêu cầu băng tần rộng hơn, ngoài tín hiệu truyền hình còn kèm theo âm thanh và các thông tin khác như: thời gian chuẩn, các thông tin phụ được ghép vào các khoảng trống của đường truyền. - Ít bị tác động của nhiễu, khả năng chống nhiễu và sửa lỗi tốt hơn, có thể khắc phục được hiện tượng chồng phổ tín hiệu, hiện tượng bóng ma (Ghosts) so với truyền hình tương tự - Việc truyền tín hiệu số được thực hiện khi đảm bảo sự tương quan giữa các kênh truyền tín hiệu. Do đó, các thông tin đồng bộ được đưa vào để đồng bộ các tín hiệu và có thể khóa mã dễ dàng. - Quá trình xử lý tín hiệu số đơn giản hơn nhiều so với tín hiệu tương tự như: sửa đổi thời gian gốc, chuyển đổi tiêu chuẩn, dựng hậu kỳ, giảm độ rộng băng tần 1.3. Các tiêu chuẩn truyền hình số Hiện tại trên thế giới chủ yếu sử dụng 3 tiêu chuẩn phát sóng truyền hình số là : - DVB-T (Digital Video Broadcasting-Terrestrial ) Tiêu chuẩn Châu Âu. - ATSC (Advanced Television System Committee) Tiêu chuẩn của Mỹ. - ISDB-T (Intergrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial) Tiêu chuẩn của Nhật. 1.4. Xử lý tín hiệu, truyền dẫn tín hiệu truyền hình số. Sử dụng các kỹ thuật nén tín hiệu trong hệ thống truyền hình số giải quyết được yêu cầu về độ rộng băng tần trong hệ thống truyền hình số. Phương thức truyền dẫn và phát sóng như: truyền hình số cáp DVB-C, truyền hình số mặt đất DVB-T, truyền hình số vệ tinh DVB-S, truyền hình độ phân giải cao HDTV, truyền hình qua Internet IPTV, 3G TV... Sự ra đời và thay thế của truyền hình số cho truyền hình tương tự là một xu thế tất yếu khách quan. 1.5. Kết luận. Sử dụng công nghệ truyền hình số đem lại nhiều lợi ích cho người sử dụng, hiệu quả cao cho nhà cung cấp dịch vụ. Công nghệ truyền hình số không chỉ tăng số kênh truyền mà còn cho phép nhà cung cấp dịch vụ mở rộng kinh doanh ra các dịch vụ mới mà với công nghệ tương tự không thể thực hiện được. Hiện nay truyền hình số phát triển hết sức đa dạng về loại hình dịch vụ, phương thức truyền dẫn và phát sóng Trong 3 tiêu chuẩn phát sóng truyền hình số, truyền hình số mặt đất DVB-T sử dụng phương pháp điều chế COFDM, mã hóa audio theo tiêu chuẩn MPEG-2 đã tỏ ra có nhiều ưu điểm bổi bật và được nhiều nước trên thế giới lựa chọn trong đó có Việt Nam. CHƢƠNG 2: TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN DVB-T 2.1. Giới thiệu về hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T DVB-T là tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất chính thức được tổ chức ETSI công nhận (European Telecommunications Standards Institute) vào tháng 2 năm 1997. DVB-T sử dụng kỹ thuật COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing). COFDM là kỹ thuật có nhiều đặc điểm ưu việt, có khả năng chống lại phản xạ nhiều đường, phù hợp với các vùng dân cư có địa hình phức tạp, cho phép thiết lập mạng đơn tần (SFN – Single Frequency Network) và có khả năng thu di động, phù hợp với các chương trình có độ nét cao HDTV. DVB-T là thành viên của một họ các tiêu chuẩn DVB, trong đó bao gồm tiêu chuẩn truyền hình số qua vệ tinh, mặt đất, cáp. 2.2. Sơ đồ khối hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T 2.3. Đặc tính kỹ thuật của DVB-T - Bộ điều chế DVB-T. - Mã hóa COFDM trong DVB-T. - Mã sửa sai trước FEC: Mã RS và CC - Khoảng thời gian bảo vệ. 2.4. Kết luận Lựa chọn tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T của Châu Âu là một sự lựa chọn đúng đắn để xây dựng hệ thống truyền hình số mặt đất ở Việt Nam. Truyền hình số mặt đất có nhiều ưu điểm hơn hẳn so với công nghệ truyền hình tương tự. Nhu cầu người xem truyền hình ngày càng tăng cao cả về thời lượng phát sóng, chất lượng chương trình và chất lượng hình ảnh. Với xu thế hội tụ trong lĩnh vực đa phương tiện, và sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ kỹ thuật truyền hình các dịch vụ truyền hình mới như: HDTV, 3D TV ra đời đã đang và sẽ được nhiều người lựa chọn do đó tiêu chuẩn DVB-T cần phải nhanh chóng bổ sung thêm các tính năng mới CHƢƠNG 3: TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN DVB-T2 3.1. Giới thiệu chung về tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T2. Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất thế hệ thứ hai DVB-T2 được nhóm DVB Project công bố tháng 6/2008. Việc triển khai và phát triển các sản phẩm mới cho tiêu chuẩn mới này cũng đã bắt đầu. DVB-T2 kế thừa những thành công của DVB-T với nhiều cải tiến về việc gia tăng dung lượng truyền dẫn. Khả năng gia tăng dung lượng là một trong những ưu điểm chính của DVB-T2. So sánh với chuẩn truyền hình số DVB-T hiện nay, tiêu chuẩn DVB-T2 gia tăng dung lượng tối thiểu 30% trong cùng điều kiện thu sóng và sử dụng các anten thu hiện có. Thực tế có thể gia tăng dung lượng lên đến gần 50% Với công nghệ sử dụng chuẩn DVB-T2, dung lượng dữ liệu đạt được tại UK lớn hơn khoảng 50% so với DVB-T, ngoài ra DVB-T2 còn có khả năng chống lại phản xạ nhiều đường (Multipaths) và can nhiễu đột biến tốt hơn nhiều so với DVB- T. Điều này càng thuận lợi cho việc triển khai các dịch vụ quảng bá mới với đòi hỏi nhiều dung lượng hơn. 3.2. Yêu cầu đặt ra đối với tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất mới. Tiêu chuẩn DVB-T2 phải bảo đảm tính tương quan giữa các chuẩn trong họ DVB. Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất DVB-T2 là tiêu chuẩn chủ yếu dành cho các đầu thu cố định và thu di động. Do vậy, DVB-T2 phải cho phép sử dụng được các hệ thống hạ tầng anten hiện có (xem Bảng 3.1). Bảng 3.1: DVB-T2 so với DVB-T. Bảng 3.2: Dung lượng dữ liệu DVB-T2 so với DVB-T trong mạng SFN. 3.3. Mô hình cấu trúc hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T2. Hình 3.1. Mô hình cấu trúc hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T2 3.4. Các đặc tính kỹ thuật của tiêu chuẩn DVB-T2 - Lớp vật lý. - Cấu hình mạng. - Hiệu quả của sử dụng kỹ thuật chòm sao quay, chèn thời gian và tần số. - Mã hóa FEC. 3.5. Khả năng ứng dụng DVB-T2 tại Việt Nam. 3.5.1. Khả năng chuyển từ DVB-T sang DVB-T2. DVB-T2 là cơ hội duy nhất để hỗ trợ các dịch vụ có tốc độ bit lớn như HDTV. Đặc tính kỹ thuật DVB-T2 được xem như chuẩn thay thế tiềm năng cho chuẩn DVB-T đang dùng. Điều này có nghĩa trong tương lai các dịch vụ truyền hình hiện đang được cung cấp bởi DVB-T sẽ được thay thế bởi cùng dịch vụ nhưng dùng DVB-T2. Khi phát sóng theo chuẩn DVB-T2, các dịch vụ mới được hướng đến bổ sung cho môi trường truyền theo chuẩn DVB-T hiện dùng. Việc triển khai các dịch vụ dùng chuẩn DVB-T2 sẽ đảm bảo tính cạnh tranh của môi trường DTT và nhắm đến mục tiêu các thuê bao sẽ chuyển dần sang sử dụng các dịch vụ trên DVB-T2. 3.5.2. Triển khai DVB-T2 tại Việt Nam. Tiêu chuẩn DVB-T2 ra đời cho phép những người làm truyền hình Việt Nam có nhiều lựa chọn hơn trong việc xây dựng hệ thống truyền hình kỹ thuật số hiện đại. Truyền hình số quảng bá mặt đất đã phát triển rộng khắp các Tỉnh thành trong cả nước và ngày càng có nhiều nhà cung cấp dịch vụ truyền hình số quảng bá với số lượng chương trình ngày một tăng. Với những ràng buộc về giới hạn dung lượng băng tần, môi trường truyền hình mặt đất cần có một hệ thống truyền dẫn mới hiệu quả hơn để đáp ứng các yêu cầu truyền hình tương lai và hỗ trợ triển khai các dịch vụ truyền hình mới. Sự phát triển của DVB-T2 đã minh chứng cho sự tin tưởng vào công nghệ quảng bá trên môi trường truyền hình mặt đất. Việc phát triển tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất thế hệ thứ hai đã đáp ứng được yêu cầu thực tế. Đó là sự gia tăng dung lượng băng thông giúp cung cấp cho người xem các dịch vụ truyền hình mới. DVB-T2 hỗ trợ cơ hội cho các nhà quảng bá triển khai một chuỗi các dịch vụ HDTV trên môi trường DTT, hỗ trợ các dịch vụ truyền hình trong tương lai. Các dịch vụ thế hệ kế tiếp như 3D TV có thể hưởng lợi từ việc gia tăng dung lượng sẵn có của DVB-T2. Việc thay thế tiêu chuẩn DVB-T bởi tiêu chuẩn DVB-T2 cần có một khoảng thời gian “quá độ” trong quá trình chuyển đổi. Tiêu chuẩn DVB-T và DVB-T2 sẽ cùng tồn tại trong nhiều năm, mỗi tiêu chuẩn sẽ hỗ trợ cho người xem các loại hình dịch vụ khác nhau. Hiện nay, Việt Nam đã thành công trong việc ứng dụng truyền hình số mặt đất theo chuẩn DVB-T2, công nghệ truyền hình tiên tiến nhất thế giới trong truyền dẫn và phủ sóng truyền hình trên cả nước. 3.6. Ví dụ kết quả triển khai tiêu chuẩn DVB-T2 tại Malaysia. Hình 3.3. Mối liên hệ giữa tốc độ bít và tỉ lệ C/N 3.7. Kết luận chƣơng. Tiêu chuẩn truyền hình số mặt đất thế hệ thứ hai DVB-T2 với những đặc tính vượt trội hơn so với tiêu chuẩn DVB-T đã khẳng định là chuẩn truyền hình số mặt đất lý tưởng cho truyền hình có độ phân giải cao HDTV, 3DTV và sẽ đem đến nhiều cơ hội triển khai các dịch vụ mới. Nhiều nước trên thế giới đã nghiên cứu, ứng dụng, triển khai thành công tiêu chuẩn DVB-T2 và đã nhận được sự ủng hộ cao của người xem. Việt Nam đa ̃nghiên cứu, ứng dụng và triển khai thành công tiêu chuẩn DVB-T2. Việc thay thế chuẩn DVB-T bởi DVB-T2 cần có một khoảng thời gian “quá độ” trong quá trình chuyển đổi. Hai tiêu chuẩn DVB-T và DVB-T2 sẽ cùng tồn tại trong nhiều năm, mỗi chuẩn hỗ trợ người xem các loại dịch vụ khác nhau. Xây dựng mô hình triển khai hệ thống DVB-T2 cần tiến hành theo từng giai đoạn cho từng vùng khác nhau cụ thể tiến hành thử nghiệm trên từng vùng khác nhau. CHƢƠNG 4: LỘ TRÌNH SỐ HÓA TRUYỀN HÌNH SỐ MẶT ĐẤT VÀ KẾT QUẢ ĐO KIỂM THỰC TẾ THEO CHUẨN DVB-T2 TẠI VIỆT NAM 4.1. Lộ trình số hóa truyền hình số mặt đất. Truyền hình số mặt đất số ra đời và đã nhanh chóng khẳng định được vị thế trên thị trường. Chính vì những ưu điểm vượt trội của truyền hình số mà hầu hết các nước trên thế giới trong đó có Việt Nam đã đưa ra lộ trình số hóa truyền hình số mặt đất và ngưng phát sóng truyền hình tương tự. Căn cứ Quyết định 2451/QĐ-TTg ngày 27 tháng 12 năm 2011 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt “Đề án số hóa truyền dẫn, phát sóng truyền hình mặt đất đến năm 2020”. Mục tiêu của quá trình số hóa: - Chuyển đổi hạ tầng truyền dẫn, phát sóng truyền hình mặt đất từ công nghệ tương tự sang công nghệ số ( sau đây gọi là số hóa truyền dẫn, phát sóng truyền hình mặt đất) theo hướng hiện đại, hiệu quả, thống nhất về tiêu chuẩn và công nghệ nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ, tăng số lượng kênh chương trình, nâng cao hiệu quả sử dụng tần số truyền hình, đồng thời giải phóng một phần tài nguyên tần số để phát triển các dịch vụ thông tin di động và vô tuyến băng rộng. - Mở rộng vùng phủ sóng truyền hình số mặt đất nhằm phục vụ tốt nhiệm vụ phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội, cung cấp các dịch vụ truyền hình đa dạng, phong phú, chất lượng cao, phù hợp với nhu cầu và thu nhập của người dân đảm bảo thực hiện tốt nhiệm vụ chính trị, quốc phòng an ninh của Đảng và nhà nước. - Hình thành và phát triển thị trường truyền dẫn, phát sóng truyền hình số mặt đất nhằm thu hút nguồn lực của xã hội để phát triển hạ tầng kỹ thuật truyền hình, trên cơ sở đảm bảo sự quản lý thống nhất, có hiệu quả của Nhà nước. - Tạo điều kiện để tổ chức và sắp xếp lại hệ thống các đài phát thanh, truyền hình trên phạm vi cả nước theo hướng chuyên môn hóa, chuyên nghiệp hóa, hoạt động hiệu quả và phân định rõ hoạt động về nội dung thông tin với hoạt động về truyền dẫn, phát sóng. 4.2. Mô hình hê ̣thống maṇg đơn tần theo chuẩn DVB-T2 thiết lâp̣ bởi công ty AVG. Hình 4.1. Mô hình thiết lập mạng đơn tần phát sóng theo chuẩn DVB-T2 4.3. Sơ đồ kết nối tổng thể các thiết bị đo trong hệ thống. Hình 4.2. Sơ đồ kết nối các thiết bị đo 4.4. Kết quả đo thực tế 4.4.1. Vùng phủ sóng.theo chuẩn DVB-T Hình 4.3. Vùng phủ sóng kết hơp̣ hai trạm phát Vân Hồ và HTV Hà nôị theo cường độ trường 4.4.2. Kết quả đo Cường đô ̣trường taị các vùng phủ sóng. 4.4.3. Vùng phủ sóng theo chuẩn DVB-T2. Hình 4.4. Vùng phủ sóng mạng đơn tần theo chuẩn DVB-T2 tại miền Bắc Việt Nam với 4 trạm phát sóng Vân Hồ, HTV-HN, Keangnam, Nam Điṇh 4.4.4. Kết quả đo Cường đô ̣trường taị các vùng phủ sóng.. 4.4.5. So sánh kết quả mạng đơn tần mô phỏng và đo dạc thực tế 4.5. Kết luận chƣơng Từ thực tế đo được, ta nhận thấy kết quả đo kiểm thực tế tại các điểm đo đều thỏa mãn yêu cầu đặt ra, Cùng 1 điểm đo với cường đô ̣trường theo chuẩn DVB- T2 lớn hơn khoảng 50% so với DVB-T. Kết quả đo kiểm thưc̣ tế của maṇg đơn tần theo chuẩn DVB-T2 có kết quả gần tiệm cận với kết quả theo tính toán. Với những tính năng nổi trôị của tiêu chuẩn DVB-T2, viêc̣ công ty AVG thực hiện thành công phát sóng truyền hình số mặt đất theo chuẩn DVB-T2 tạo ra cơ hội mới trong việc cung cấp dic̣h vu ̣truyền hình độ nét cao (HDTV), 3DTV, dịch vụ truyền hình di động, và các dịch vụ khác trong tương lai. Đặc biệt, đóng góp đáng kể của việc thực hiện maṇg SFN nhằm tiết kiệm tài nguyên tần số quốc gia. References. Tiếng Việt 1. Ngô Thái Trị. Truyền hình số. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội 2004. 2. TS. Phạm Đắc Bi, KS. Đỗ Anh Tú, KS. Lê Trọng Bằng. Bài viết “Thiết lập mạng đơn tần DVB-T”. Khoa Học Kỹ Thuật Truyền Hình - Số 4/ 2004. 3. Quyết định 2451/QĐ-TTg ngày 27 tháng 12 năm 2011 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt “Đề án số hóa truyền dẫn, phát sóng truyền hình mặt đất đến năm 2020”. 4. Các thông số mô phỏng bằng Matlap của TS. Ngô Thái Trị Đài truyền hình Việt Nam. 5. Kết quả đo kiểm thực tế tại Công ty AVG khi tham gia nhóm đo thử nghiệm trong quá trình thực hiện luận văn. 6. Tổng hợp từ bài viết trên các tạp chí truyền hình và bài viết trên mạng: Tiếng Anh 1. ETSI EN 302 755: "Digital Video Broadcasting (DVB); Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2)" 2. DVB-T2 Trial Malaysia, ABU digiatal broadcasting symposium kuala lumpur 2011 3. Digital Television Technology and Standards - IncJohn Arnold, Michael Frater, Mark Pickering, John Wiley & Sons, 2007. 4. Digital Television Systems - Marcelo S. Alencar, Cambridge University Press 2009 5. ETSI EN 301 192: "Digital Video Broadcasting, DVB specification for data broadcasting". 6.