Chương 3: Truyền dẫn audio và video
Hình 3.11. Đóng gói video
3.3.6.2. Mode truyền dị bội (ATM)
Kích cỡ gói là một đặc tính quan trọng của các hệ thống đóng gói và phải được
xác định ngay tại thời điểm thiết kế hệ thống. Kích cỡ có thể thay đổi được hoặc cố
định. Do có một số overhead cần đến trong header của gói không quan tâm đến kích
cỡ của nó, nên nếu overhead giảm, gói sẽ được thiết kế lớn hơn. Tuy nhiên, các gói
nhỏ hơn sẽ tạo ra độ linh hoạt tốt hơn cho chỉ tiêu hệ thống. Chính vì độ linh hoạt và
cũng do nó lấy cùng số lượng xử lý để tiến hành đóng gói mà không quan tâm đến
kích cở của gói nên hầu hết các thiết kế hệ thống có các kích cỡ gói nhỏ, trong phạm
vi từ 50 đến vài trăm byte.
heade
r

48 byte dữ liệu
Điều khiển
luồn
g

Header thích
ứn
g
Kiểu dữ liệu
Dự trữ
Hình 3.12. Cấu trúc gói ở chế độ truyền dị bội

73
Chương 3: Truyền dẫn audio và video
Các gói của nó gọi là các tế bào có kích thước 53 byte như ở hình 3.12. Mỗi tế
bào có sức chứa dữ liệu là 48 byte và một header 5 byte. Header của tế bào ATM có
năm phần cộng với 8 bit của mã phát hiện sửa lỗi vào header.
1. Điều khiển dòng 4 bit có thể được sử dụng để điều khiển dòng thông tin từ
phần cứng giao diện mạng của người sử dụng.
2. Bộ nhận dạng đường dẫn ảo (VPI) -12 bit dùng để nhận dạng điểm đến cho tế
bào. Nhiều dạng tế bào khác nhau có thể có cùng VPI.
3. Bộ nhận dạng kênh ảo (VCI) -12 bit dùng để nhận dạng kênh cho một dòng
riêng.
4. Kiểu trọng tải (PT)-3 bit có thể sử dụng để nhận dạng kiểu thông tin, phần
cứng và phần mềm trong mạng không nhận biết được những bit này.
5. Một bit dự phòng.
3.3. PHƯƠNG TIỆN TRUYỀN DẪN

cách (Gb-km/s)
Cáp xoán đôi 1 2 0,002
Cáp đồng trục (nhỏ) 10 1 0,01
Cáp đồng trục (TV cap) 2000 1 2
Sợi đa mode 600 2 1,2
Sợi đơn mode 2000 100 200

Bảng 3.2. Chỉ tiêu của các loại cáp khác nhau
Các hệ thống cáp TV
Dải tần analog cân bằng của các hệ thống cáp TV nằm trong khoảng từ 300
đến 500MHz, được chia thành các kênh TV khoảng từ 50 đến 80 kênh 6MKz.
Truyền hình quảng bá mặt đất có thể thực hiện tổng hợp các dịch vụ analog và
digital trên cùng một cáp bằng cách định rõ các kênh phù hợp cho chương trình
analog và số. Sử dụng điều chế dạng HDTV Grand Alliance, mỗi kênh cáp 6MKz
có khả năng chứa tốc độ bit là 38Mb/s. Nếu 50 kênh cáp là số thì tốc độ trung bình
của nó sẽ là 1.9GB/s. Tuy khả năng lớn nhưng vấn đề là ở chỗ là cách sử dụng như
thế nào. Không phải mọi hệ thống đều truyền được 1000 chương trình khác nhau ở
mọi lúc, tuy nhiên các ứng dụng như video hai chiều vẫn có thể sử dụng khả năng
này.
3.3.2. Cáp sợi quang
Cáp sợi quang có dải thông và các đặc tính độ dài lớn hơn nhiều so với cáp
đồng. Nó cần đến bộ chuyển đổi điện tử-quang ở mỗi đoạn nối trên đường truyền,
điều này có nghĩa là sự kết nối phân nhánh sẽ trở nên khó hơn. Tuy nhiên, cáp sợi
quang tạo ra tính kháng thể gần như hoàn toàn với nhiễu từ hoặc điện.
3.3.3. Đường điện thoại
Mạng điện thoại toàn cầu khởi đầu được xây dựng cho truyền thoại analog ở
dải thông khoảng 3,5KHz. Nó tạo ra đường liên lạc 2 chiều thông qua một mạng
quay số chuyển mạch. Các kết nối được thực hiện thông qua việc quay số và khi đã
thực hiện xong, kết nối sẽ dành riêng cho hai người đối thoại và kết nối bị phá vỡ
khi một trong hai người cúp máy.

3.3.4.2. Quảng bá
Truyền quảng bá audio và video là một phương pháp phổ biến trên toàn thế
giới, về bản chất toàn bộ các dịch vụ này là analog, tuy nhiên các dịch vụ kỹ thuật
số đang được phát triển và sẽ được triển khai trong tương lai gần. Một trong những
phát triển mới quan trọng là hệ thống Grand Alliance, hệ thống này được phát triển
ở Mỹ.
3.3.4.3. Quảng bá qua vệ tinh
Vệ tinh được sử dụng cả trong thông tin quảng bá và thông tin điểm-điểm. Một
bộ thu phát được gọi là transponder trong vệ tinh dùng để thu nguồn tín hiệu từ mặt
đất (tuyến lên) và phát lại nó ở một tần số khác và thông qua anten khác (tuyến
xuống) tới một hoặc nhiều trạm thu trên mặt đất. Do năng lượng vệ tinh lấy từ mặt

76
Chương 3: Truyền dẫn audio và video
trời nên năng lượng truyền dẫn của nó bị hạn chế và các tần số sóng vi ba cũng như
các búp hẹp của anten đĩa phải được sử dụng nhằm đạt được chỉ tiêu mong muốn.
Các transponder vệ tinh trước đây sử dụng điều chế FM analog nhưng các thiết kế
mới hơn đã sử dụng điều chế số.
3.4 CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN
Việc định nghĩa một hệ thống truyền dẫn phải bao hàm cả quá trình mã hóa và
điều chế của nó. Trong một môi trường cụ thể, định nghĩa phải xác định rõ môi
trường vật lý, kết nối… Một vài hệ thống đã được triển khai rộng rãi sẽ được trình
bày trong phần này.
1.4.1 Thành phần 4:2:2 bit song song
Nhóm SMPTE đã đưa ra một vài tiêu chuẩn giao diện số cho các tín hiệu của
hệ NTSC, PAL và HDTV trong cả hai định dạng song song và nối tiếp. SMPTE
125M là một giao diện song song 10 bit cho hệ thống 525/60 hoạt động theo tiêu
chuẩn ITU-R Rec.BT.601 số hóa, trong định dạng 4:2:2. Một cáp đặc biệt được sử
dụng, gồm 12 mạch xoắn đôi với các bộ nối DB-25, 10 cặp sử dụng cho dữ liệu, cặp
11 dùng để truyền xung clock, cặp còn lại dùng để tiếp đất. Độ dài của cáp có thể là

Khoảng xóa
số
Khoảng lấy
mẫu tín
hiệu chói
Dòng tích
cực video
16T
122T
720T
720T
736T
0
Y 719
C
B
Y 72
0

Y 721
C
R
C
B

nhiều dây lại có giá thành cao, không linh hoạt và còn bị giới hạn về độ dài. Hơn
nữa chúng lại quá mới mẻ đối với các trang thiết bị hầu hết là analog đang tồn tại có
nghĩa là không có một loại cáp hiện hành nào có thể sử dụng với giao diện số song
song. Điều này có thể thực hiện được nếu có một giao diện số sử dụng tiêu chuẩn
đồng trục RG-59 sẵn có trong các hệ thống video analog. SMPTE 259M là giao diện

78
Chương 3: Truyền dẫn audio và video
nối tiếp cho truyền dẫn 10 bit các tín hiệu số tổng hợp hoặc thành phần chuẩn
625/50 hoặc 525/60. Tiêu chuẩn này là cho giao diện số nối tiếp (SDI).
Cáp đồng trục được sử dụng với các bộ kết nối BNC (ICE 169-8). Các bit của
mỗi mẫu được xếp theo dạng chuỗi với LSB được truyền trước tiên và quá trình mã
hóa bị xáo trộn NRZL.
Trong trường hợp mã hóa tổng hợp việc đồng bộ định dạng sẽ được cung cấp
nhờ việc sử dụng tín hiệu nhận dạng và chuẩn thời gian (TRS-ID) đặt trong khoảng
xóa dòng ngay sau vị trí thông thường của biên độ dòng. Tín hiệu này bao gồm một
từ là tất cả các số “1”, ba từ là tất cả các số “0”, từ thứ 5 có chứa các bit cờ để nhận
dạng mành và 5 bit để nhận dạng số dòng.
3.4.3 ATV Grand Alliance
Sự phát triển của tiêu chuẩn truyền hình số đầu tiên trên TG được bắt đầu ở
Mỹ bởi một liên hiệp các tổ chức thương mại và nghiên cứu có tên là Grand
Alliance (GA) được hình thành vào năm 1993. Hoạt động cơ bản của nó là phát
triển mạng tiêu chuẩn truyền hình số trên toàn TG từ hơn chục năm trước đây, khởi
đầu với cái tên HDTV. Tuy nhiên tiêu chuẩn GA không chỉ dừng lại ở đó, nó còn
được sử dụng để quảng bá các tín hiệu TV với độ phân giải tiêu chuẩn (525 hoặc
625 dòng). Vì vậy ngày nay tiêu chuẩn này còn được gọi là tiêu chuẩn TV cao cấp
(ATV).
3.4.3.1. Mục đích đề ra của ATV
Rất nhiều nghiên cứu trước đây của HDTV chủ yếu dựa vào công nghệ analog.
Nhưng vào thời điểm thành lập GA, tất cả đều nhất trí rằng các tiêu chuẩn đều phải

từ 3 đến 5 Mb/s.
3. Lớp truyền tải - hệ thống GA sử dụng gói truyền tải dựa trên cấu trúc gói
MPEG-2. Bất cứ số lượng dòng audio, video hoặc dữ liệu nào cũng có thể
được ghép thành dòng bit truyền dẫn.
4. Lớp truyền dẫn - lớp này thực hiện quá trình xử lý phát hiện và sửa lỗi trước
và điều chế bằng cách sử dụng các symbol đa mức.

Lớp ảnh
Lớp nén
Lớp truyền
tải
Lớp truyền
dẫn
Lớp GA Công nghệ được
sử dụng
Các lớp OSI
Định dạng ảnh
thay đổi

chỉ rõ PID và dạng của nó cho mỗi dòng dữ liệu trong chương trình. Bằng
cách đọc những bảng này, một máy thu có thể chọn được các gói có chứa dữ
liệu mà nó cần.
2. Một trường bộ đếm thứ tự 4 bit đếm các chu kỳ từ 0 tới 15 cho mỗi gói với
cùng một PID. Nó cho phép máy thu nhận biết được khi nào thì các gói hoàn
chỉnh bị mất trong quá trình truyền.

Gói 188 byte
Header gói 4 byte
Header thích ứng (tùy chọn)
Tải dữ liệu

Header đồng
bộ (47H)
PID 13bit Đếm thứ tự 4 bit
Chi tiết header
Ưu tiên truyền tải 1 bit
Bộ chỉ bắt đầu tải 1 bit
Bộ chỉ lỗi gói truyền tải 1 bit
Điều khiển mành thích ứng 2 bit
Điều khiển xáo trộn truyền tải 2 bit
Tạo đoạn
Ngẫu nhiên
hóa dữ liệu
Mã hoá
R-S
Chèn
dữ liệu
Mã hóa
trellis
+
Chèn pilot
Lọc tiền
cân bằng
Điều chế
VSB
Đồng bộ mành
Đồng bộ đoạn
Tới
bộ phát
Gói
Dữ liệu đa mức
Hình 3.16. Quá trình xử lý trong lớp truyền dẫn GA
Các segment sau đó được nhóm lại thành các trường dữ liệu có 313 đoạn.
Đoạn thứ nhất của mỗi trường dữ liệu là mô hình đồng bộ trường dữ liệu được sử


1
Z
2
Z
3
X
2
X
1
Bộ mã hóa trellis Z
3
Z
2
Z
1
Đầu ra

Z
3
,Z
2
,Z
1
100 001 010 000 110

+5
+7

-7
-5
-3
-1
+1
+3
+5
+7

Hình 3.17. Mã hóa trellis

83
Chương 3: Truyền dẫn audio và video
Ý tưởng của mã trellis là tạo ra một môi trường bao quanh hỗ trợ cho n giá trị
symbol nhưng chỉ n/2 giá trị có hiệu quả (vì 1 bit kém), các lỗi symbol sẽ tăng chuỗi
có các giá trị không hiệu quả. Tuy nhiên, một bộ dò tìm thích hợp có thể sửa một
dòng sai bằng cách tìm kiếm một chuỗi có khả năng sửa lỗi cao nhất cho chuỗi bị
lỗi. Đây được gọi là bộ dò tìm viterbi. Phương pháp trên hiệu quả nhất khi hệ thống
điều chế được thiết kế để thiết lập khoảng cách lớn nhất (trong sơ đồ điều chế chòm
sao người ta thường gọi là khoảng cách Euclidean) giữa các trạng thái của symbol
có giá trị. Sơ đồ cho thấy những khoảng cách này xuất hiện tương tự như dạng

0.31Mhz
Miền dải band thấp
Miền dải band cao

84
Chương 3: Truyền dẫn audio và video
Thông số HDTV-1 HDTV-2 SDTV
Pixel tích cự 1920×1080 1280×720 720×480
Tổng mẫu 2200×1125 1600×750 858×525

Tốc độ hình
60Hz quét cách dòng
30Hz quét liên dòng
24Hz quét liên dòng
60Hz quét cách dòng
30Hz quét liên dòng
24Hz quét liên dòng
59,94Hz quét cách dòng
29,97Hz quét liên dòng
23,97Hz quét liên dòng
Lấy mẫu tín hiệu
sắc
4:2:2 4:2:2 4:1:1
Tỷ lệ khung hình 16:9 16:9 4:3
Nén video MPEG-2 MPEG-2 MPEG-2
Tốc độ dữ liệu 19,3Mb/s 19,3Mb/s 6,0Mb/s
Kênh audio 5,1 5,1 2
Dải thông audio 20Hz-20Khz 20Hz-20Khz 20Hz-20Khz
Tần số lấy mẫu
audio

X

Y
Z
Y
Y
X

Y

X
Kênh A
Kênh B
Kênh A
Kênh B
Kênh A
Kênh B
Kênh A
Mở đầu Dữ liệu phụ LSB dữ liệu audio MSB
V
U

những người sử dụng đều tranh chấp khả năng của bus trong thời gian thực và việc
dự trữ là không thể. Tuy nhiên, hoạt động dị bội mặt khác cũng có thể diễn ra trên
một bus đẳng thời bằng cách chiếm dụng không gian của các gói không được sử
dụng đến trong mỗi chu kỳ bus. Bus 1390 do người sử dụng quản lý truyền đi các
gói điều khiển dị bội để thiết lập các thanh ghi ở mỗi thiết bị kết nối với bus. Việc
này phải được thực hiện để thiết lập bất cứ một loại kết nối nào.
Tiêu chuẩn 1390 tương đối mới song đã được yêu cầu sử dụng để nối giữa các
camera video số, VCR số, các bộ xử lý hiệu ứng video và máy tính có chức năng
video. Đây có thể là một đặc điểm quan trọng trong nhiều hệ thống video tương lai.87