Ung dung TV White Space
-
Upload
khanh-tran -
Category
Documents
-
view
38 -
download
0
description
Transcript of Ung dung TV White Space
ỨNG DỤNG MẠNG KHÔNG
DÂY DIỆN RỘNG VÀO
KHOẢNG KHÔNG GIAN
TRẮNG TRUYỀN HÌNH Ở
VIỆT NAM
Mục lục
1. Khoảng trắng truyền hình (TV White
space)
2. Tiêu chuẩn IEEE 802.22 (Mạng không dây
diện rộng)
3. Những ứng dụng của chuẩn IEEE 802.22
4. Khả năng triển khai mạng không dây diện
rộng ở Đài THVN
1. Khoảng không gian trắng truyền hình
(TV White Space)
3
Channel X
“TV White Space” được xem như là một vùng địa lý ở đó phổ vô tuyến không
được sử dụng bởi các dịch vụ được cấp phép (Bởi vì nếu sử dụng sẽ gây
nhiễu đối với các dịch vụ đã được cấp phép).
Phổ tần số ở vùng không gian trắng
truyền hình có tiềm năng truy nhập bởi
các người dùng khác không cần cấp
phép, kết quả:
+ Làm tăng hiệu quả phổ
+ Cải tiến những dịch vụ mới
Bảo vệ an toàn sóng cho các dịch vụ
được cấp phép.
Các trạm quảng bá công suất cao dùng tần số
giống nhau cần dành 1 khoảng trống giữa vùng
bao phủ của chúng để tránh nhiễu.
Ở vùng không gian trống truyền hình có thể sử
dụng để lắp đặt các máy phát vô tuyến công suất
thấp.
Nguồn: Quy hoạch tần số mạng phát sóng truyền hình Việt nam đến 2020.
2. Chuẩn Mạng không dây diện rộng, IEEE 802.22
5
2.1 Tổng quan tiêu chuẩn IEEE 802.22
Mục tiêu: Truy nhập vô tuyến băng rộng nông thôn.
Công nghệ sử dụng: Công nghệ thu phát vô tuyến thông minh
dựa trên việc dùng phổ không cấp phép, được thiết kế hoạt
động trong băng TV dãi tần từ 54 MHz - 862 MHz, không gây
nhiễu đến những người đang dùng phổ có cấp phép khác.
Những tổ chức tham gia vào việc xây dựng chuẩn là đại diện
của: - Công nghiệp thương mại, Tổ chức phát thanh truyền
hình, chính phủ, các tổ chức luật và học viện.
Thành viên: Khoảng 40.
Tên dự án: IEEE 802.22, IEEE 802.22.1
Phạm vi hoạt động: Hoạt động ở băng tần VHF và UHF cho phép
truyền sóng khoảng cách xa, bán kính cell từ 17- 33km.
Băng thông xấp xỉ 280 Mhz với 47 kênh TV.
Lớp vật lý (PHY): Tối ưu cho thời gian đáp ứng kênh truyền
khoảng cách xa và kênh fading lựa chọn tần số cao.
Lớp truy nhập môi trường (MAC): Cung cấp khả năng bù thời
gian trễ do truyền ở khoảng cách xa.
Đặc tính độc đáo nhất được giới thiệu cho công nghệ vô tuyến
thông minh (nhận thức): là khả năng tự cảm biến phổ tần, quản
lý phổ, kết nối với hệ thống đang tồn tại, xác định ví trí và bảo
mật
Thiết bị di động và xách tay: IEEE 802.22 cho phép khả
năng thu qua thiết bị xách tay. Lớp vật lý được thiết kế
để hỗ trợ thiết bị thu di động với tốc độ di chuyển lên
tới 114 km/h.
Chuẩn IEEE 802.22 được công nhận chính thức vào ngày 1/7/2011
2.2 Phạm vi hoạt động IEEE 802.22
Hoạt động trong băng UHF/VHF. Tần số được ấn định tại Hoa
kỳ: 54- 60, 76-88, 174-216, 470-608 và 614-698 MHz, tổng băng
thông 282 MHz tương đương 47 kênh truyền hình.
Kiến trúc mạng: Đểm- Đa điểm (PMP)
Công suất bức xạ EIRP và bán kính cell: Trạm thu phát cố định
và lượng thuê bao cố định dùng công suất 4W EIRP, bán kính
cell từ 10-100km. Hỗ trợ thuê bao cầm tay (công suất trạm phát
BS có thể cao hơn tùy thuộc vào các quốc gia khác nhau).
Antten Tx/Rx: Trạm phát BS dùng antten sector hoặc antten vô
hướng. Antten Tx/Rx của thuê bao loại định hướng tính với độ
lợi theo hướng chính là 14 dB.
Anten cảm biến: yêu cầu phân cực dọc và ngang để cảm biến
tín hiệu truyền hình và bộ đàm tách biệt riêng, với cấu trúc vô
hướng.
Định vị: GPS là bắt buộc, chỉ hỗ trợ xác định vị trí trên mặt đất
7
2.3 IEEE 802.22 : Đặc điểm của lớp vật lý Lớp vật lý truyền dẫn PHY: 802.22 dùng kỹ thuật ghép kênh
phân chia theo tần số trực giao OFDM làm nền tản. Đa truy
nhập OFDMA cho hướng lên (Uplink).
Giản đồ điều chế: QPSK, 16- QAM và 64 QAM.
Loại mã hóa: bắt buộc là mã xoắn; Turbo, LDPC hoặc mã Turbo
khối ngắn là tùy chọn nhưng khuyến cáo nên dùng.
Cấu trúc Pilot: Mỗi symbol OFDM/OFDMA được phân chia
thành các Sub-channel. Mỗi sub-channel có 28 sóng mang con
và có 4 pilot. Cứ mỗi 7 sóng mang con thì được chèn 1 Symbol
pilot. Chu kỳ của symbol pilot là khoảng thời gian của 7 sóng
mang con.
Hiệu suất phổ thu được: 0.624 bits/s/Hz – 3.12 bits/s/Hz.
Mặt nạ phổ (spectral Mask): 802.22 chấp nhận mặt nạ phổ đề
xuất bởi FCC. (Bộ lọc FIR 200 bậc có thể cần thiết để thực
hiện).
Băng thông kênh RF 6 MHz
Hiệu quả phổ trung bình 3 bits/s/Hz
Dung lượng kênh 18 Mbps
Dung lượng hệ thống trên thuê bao (hướng xuống) 1.5 Mbps
Dung lượng hệ thống trên thuê bao (hướng lên) 384 kbps
Tỷ số Forward/Backward 3.9
Tỷ số thuê bao vượt ngưỡng 50
Số thuê bao hướng xuống 600
Số thuê bao tối thiểu 90
Tốc độ phân phát lại 3 bits/s/Hz
Số thuê bao tiềm năng 1800
Số người trên hộ gia đình 2.5
Tổng số người trên khu vực bao phủ 4500
Công suất EIRP 98.3 W
Mật độ dân số tối thiểu 1.5 người / km2
2.4 IEEE 802.22 :Cảm biến phổ
Để đảm bảo không gây can nhiễu cho các phổ tần số của tín hiệu
TV, FM và bộ đàm được cấp phép, đồng thời xác định các
khoản không gian trắng TV, FM và bộ đàm, chuẩn IEEE 802.22
sử dụng kỹ thuật cảm biến phổ (Spectrum sensing).
• FCC R&O quy định:
- Ngưỡng bảo vệ tín hiệu truyền hình số ≥-114dBm ở băng thông 6
MHz, vớ tỷ số tín hiệu trên nhiễu SNR= -19 dB, máy thu có giá
trị noise figure trong khoản 11 dB tới 22 dB.
- Ngưỡng phát hiện phổ tín hiệu phát thanh FM và bộ đàm là -114
dBm ở băng thông 200 kHz, với tỷ số tín hiệu trên nhiễu SNR=
-3 dB, máy thu có giá trị noise figure trong khoản 11dB.
• Chuẩn IEEE 802.22 sử dụng 2 loại kỹ thuật cảm biến phổ:
1. Kỹ thuật cảm nhận điểm mù,
2. Kỹ thuật cảm nhận các đặc điểm riêng của tín hiệu
2.5 IEEE 802.22: Xác định vị trí địa lý
Định vị trên cơ sở vệ tinh:
- Yêu cầu: mỗi trạm phải có hệ thống GPS
- Chuỗi dữ liệu NMEA 0183 dùng để thông báo đến trạm BS
Định vị cho trạm mặt đất:
Một kết cấu hệ thống mới được đề xuất không cần thêm
phần cứng và dùng những đặc tính và khả năng của chuẩn
IEEE 802.22
Việc định vị các trạm phát thông thường BS-CPE: Độ chính
xác khoảng 147.8 ns (44.3 m)
Đối với trạm phát mở rộng BS-CPE: Độ chính xác khoảng 1
ns (0.3m), độ chính xác hơn bằng cách sử dụng đáp ứng
xung kênh phức nhận được tại CPE (Vernier-1) và BS
(Vernier-2).
Đối với việc định vị mở rộng CPE-CPE: CPE phát đi một
chuỗi CBP, các CPE xung quanh sẽ thu lại phần đầu của
chuỗi CBP để xác định khoảng cách giữa các CPE với độ
chính xác cao hơn (Vernier-3).
Tính toán vị trí off-line: Tất cả thông tin thu được tại CPE
được truyền tới trạm BS để BS có thể chuyển công việc tính
toán vị trí của CPE cho 1 server. Tính toán trên cơ sở phép
đo tam giác dùng CPE như một điểm tham chiếu.
Gfgf
IEEE 802.22
RAN “Regional Area
Network”
IEEE Standards
30 km
54 - 862 MHz
2.6 Các thiết bị TV White Space - Tần số hoạt động
- Truy nhập đến băng TV VHF/UHF bằng thiết bị TV White Space
(WSD) sẽ được giám sát để bảo vệ những dịch vụ đã được cấp phép
đang tồn tại.
- Thiết bị TV White Space luôn được định vị rõ ràng. Chúng có thể kiểm
tra cơ sở dữ liệu trung tâm để xác định những tần số nào là an toàn và
được phép sử dụng tại vị trí của chúng.
3. Những ứng dụng của chuẩn IEEE 802.22
TV White Space sử dụng băng tần VHF/UHF với nhiều đặc điểm riêng quan trọng
điều đó giúp chúng mang lại hiệu quả cao cho mạng vô tuyến:
+ Vùng phủ sóng thông minh
+ Khả năng xuyên thấu qua tòa nhà và tán cây
+ Kết nối không đòi hỏi phải nhìn thấy nhau (non line-of-sight)
+ Dung lượng tải tin lớn trong băng rộng
Những ứng dụng tiềm năng của TV White Spcae về cơ bản là không giới hạn. Chỉ
những tần số vô tuyến chưa được cấp phép được sử dụng để cấp phát các dịch vụ
băng rộng. TV White Space cũng có thể dùng cho các dịch vụ mở rộng khác như:
Internet không dây diện rộng (Wide Area Wireless Internet): Hoa kỳ đã có nhiều kinh
nghiệm trong việc triển khai những dịch vụ kết nối băng rộng. Tuy nhiên, vẫn còn
những khu vực chưa có dịch vụ băng rộng như ở các vùng nông thôn. Hiện tại theo
ước tính có khoảng 4.7 tỷ chương trình kết nối băng rộng cần thực hiện ở các địa chỉ
này. Tivi White space là 1 giải pháp mang lại hiệu quả cao; về giá cũng như khả năng
triển khai nhanh, cung cấp các dịch vụ băng thông rộng cho những địa điểm này.
Video: Dung lượng băng rộng và đặc tính tín hiệu mạnh của TVWS là 1 ý tưởng để
ứng dụng cho video. TV White Space có thể cung cấp thông tin video 1 chiều (one-
way) và 2 chiều (two-way) cho các dịch vụ bảo mật, quan sát, theo dõi, giải trí và
những ứng dụng video khác trên các tần số khác nhau theo từng vị trí, ở đó hệ
thống cáp đồng và cáp quang không hiệu quả về giá.
Mạng không dây cho doanh nghiệp và gia đình (Home & Enterprise Wireless
Networking): TV White Space cung cấp vùng phủ sóng rộng hơn và khả năng xuyên
tường cũng như các cấu trúc xây dựng khác tốt hơn so với hệ thống Wifi hiện tại
đang hoạt động ở băng tần 2.4 GHz và 5 GHz. Với ứng dụng kết nối mạng máy tính
không dây, TV White Space đang được xem như một giải pháp cho việc cung cấp
các dịch vụ băng rộng trong môi trường không dây cho các doanh nghiệp, các tòa
nhà cao tần và nối mạng giữa các thiết bị giải trí ở nhà, cũng như lưu trữ và phân
phối.
Thành phố thông minh (Smart City Network): Một giải pháp hỗn hợp giúp cho lãnh
đạo và cư dân thành phố sử dụng nó như công cụ để đo đạt, giám sát, đồng thời
thay đổi cách họ sử dụng nguồn tài nguyên số. Ứng dụng không dây mở rộng ra
hầu hết các dịch vụ: Chăm sóc sức khỏe, công nghiệp, giáo dục, xây dựng, cơ sở
hạ tầng, môi trường, an ninh công cộng, kinh doanh bán lẻ, điện, nước…Công nghệ
TV White Space được sử dụng để hổ trợ phát triển các dịch vụ này.
Những ứng dụng của thiết bị TV White
Space (WSD): mạng Wifi nâng cao
TV White space là thiết bị không dây (Wi-fi)
hoạt động ở băng tần VHF/UHF, tương tự các
thiết bị Wifi hiện hữu 2.4 GHz và 5 GHz.
Mạng TV White space có nhiều lợi thế:
• Vùng phủ sóng wifi của TVWS rộng hơn
nhiều so với mạng wifi thông thường
• Dễ thu nhận tín hiệu TVWS
• Dễ dàng triển khai cũng như hiệu quả cao khi
phủ sóng cho các tòa nhà cao tần so với các
thiết bị wifi thông thường.
Những ứng dụng của TV White Space (WSD) Băng rộng nông thôn
Dùng TV White Space để cung cấp kết nối vô tuyến băng rộng đến các khu vực
nông thôn. Bán kính phủ sóng có thể lên đến 100Km
Chi phí giá cả thấp hơn để cung cấp dịch vụ băng rộng đến khu vực nông thôn so
với các dịch vụ khác.
4. Khả năng triển khai chuẩn
IEEE 802.22 ở Đài THVN
• Trở thành nhà cung cấp dịch vụ internet băng
thông rộng không dây,
• Cung cấp các dịch vụ truyền hình trên mạng
Internet không dây,
• Kết hợp với mạng truyền hình số mặt đất DVB-
T2 VTV có thể cung cấp các dịch vụ truyền
hình tương tác từ thành thị đến nông thôn.
• Cung cấp các dịch vụ smart home
CUSTOMER
MGNT SYTEM
NETWORK
MANAGEMENT
DATABASE
INTERNET
BTS 5BTS 1 BTS n
......
CPE CPE CPE CPECPE
TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM
BTS
CPE
CPE
CPE
BTS
TRUNG TÂM QUẢN LÝ
TẠI HNI
HCM
ZONE
HNI
ZONE
Internet Access
CẤU HÌNH THỬ NGHIỆM TVWS CỦA NGT
CPE
CPE
CPE
BTS
CPE
DNG
ZONE
CPE
CPE
INTERNET
CUSTOMER
MGNT SYTEM
NETWORK
MANAGEMENT
DATABASE
MÔ HÌNH THỬ NGHIỆM CỦA BRAC
XIN CẢM ƠN !
26
• BS: Base Station – Trạm gốc
• CPE: Customer Premises Equipment- Thiết bị đầu cuối của khách hàng
• DTV: Digital Television- Truyền hình số
• EIRP: Effective Isotropic Radiated Power- Công suất bức xạ đẳng hướng
• FFT: Fast Fourier Transform- Biến đổi Fourier nhanh
• FCC R&O: Federal Communications Commission Reporter and Order –Hiệp hội viễn thông liên bang (Hoa Kỳ)
• GPS: Global Positioning System- Hệ thống định vị toàn cầu
• LDPC: Low Density Parity check Code- Mã kiểm tra chẵn lẽ mật độ thấp
• M2M: Machine-to-Machine (Trạm đến trạm)
• MAC: Medium Access Control – Điều khiển truy nhập môi trường
• OFDM: Orthogonal frequency Division Multipe- Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao
• OFDMA: Orthogonal frequency Division Multipe Access- Đa truy nhập phân chia tần số trực giao
• PHY: Physical Layer- Lớp vật lý
• PMP: Point –to-Multi Point: Từ điểm tới đa điểm
• SNR: Signal-to-Noise- Ratio –Tỷ số tín hiệu trên nhiễu
• WSD: White Space Devices-Thiết bị khoảng trắng truyền hình
• WSDBs: White Space Device Database – Cơ sở dữ liệu của các thiết bị khoảng trắng truyền hình
• WRAN: Wireless Regional Area Network – Mạng không dây diện rộng
PHỤ LỤC (CÁC TỪ VIẾT TẮT)