Resume Digital Multimedia Broadcasting

JARINGAN MULTIMEDIA

Jurusan Teknik Informatika

Fakultas Teknologi Informasi

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Digital Multimedia Broadcasting

Dibangung di atas perkembangan pesat kemajuan teknologi kompresi video pada tahun 1980, bersama dengan ketersediaan prosesor komputasi yang terjangkau cepat dan memori digital pada awal 1990-an, evolusi dalam penggunaan digital multimedia broadcasting berjalan dengan cepat.

Siaran digital memungkinkan tingkat kualitas dan fleksibilitas tak terjangkau dengan siaran analog dan menyediakan berbagai layanan yang nyaman, berkat kualitas gambar yang tinggi dan kualitas suara, interaktivitas, dan kemampuan penyimpanan. Penyiar di Eropa memulai usaha pertama yaitu penyiaran video digital proyek (DVB) pada tahun 1993, dan pekerjaan standardisasi utama untuk satelit (DVB - S) dan kabel (DVB - C) sistem pengiriman selesai pada tahun 1994. Versi terestrial tetap (DVB - T) segera ditambahkan ke keluarga DVB untuk menawarkan one-to-many  data nirkabel broadband penyiaran berdasarkan atap antena dan penggunaan paket IP.

DVB memberikan kualitas gambar yang superior dengan kesempatan untuk melihat gambar dalam format standar atau layar lebar (16:9), seiring dengan mono, stereo, atau surround sound. Hal ini juga memungkinkan berbagai fitur dan layanan baru termasuk subtitling, panduan program elektronik (EPGs), beberapa track audio, konten interaktif, konten multimedia, dll. Selain itu, program ini dapat dihubungkan ke World Wide Web untuk disebarluaskan melalui Internet. Meskipun DVB adalah inisiatif Eropa, hal itu  dengan cepat menjadi penggerak di seluruh dunia sebagai standar untuk TV digital. Dengan enkapsulasi protokol Internet (IP) layanan berbasis data stream DVB, jaringan DVB selanjutnya dibuka untuk transmisi grafis, foto, dan data. Munculnya platform multimedia home (MHP) yang merupakan satu set berbasis Java spesifikasi middleware TV interaktif yang dikembangkan oleh Proyek DVB.

Platform DVB-T adalah sistem yang fleksibel yang dapat memberikan layanan untuk antena dan perangkat portabel atau mobile dengan beberapa tradeoff antara bitrate dan ketahanan sinyal. Ukuran sel bisa sampai 100 km dan nomor saluran hingga 54 dengan 5-32 Mbps per channel. Untuk mengakomodasi fleksibilitas ini, spesifikasi DVB-T memungkinkan modulasi hirarkis, dimana dua aliran data terpisah yang dimodulasi ke aliran DVB-T tunggal. Terlepas dari kemampuan fleksibel DVB - T untuk menawarkan layanan antena untuk penerima tetap dan layanan mobile untuk penerima bergerak. Masyarakat DVB diminta untuk menawarkan layanan TV-tipe perangkat genggam kecil seperti ponsel. Ini memperkenalkan lebih banyak tantangan pada sistem transmisi DVB melayani perangkat tersebut. Lebih khusus lagi, sistem transmisi baterai perangkat mobile harus dilengkapi dengan kemampuan untuk meminimalkan konsumsi daya dan sehingga meningkatkan durasi penggunaan baterai, untuk mempertahankan akses ke layanan ketika penerima meninggalkan sel transmisi yang diberikan dan memasukkan yang baru untuk menerima program TV disampaikan dalam suatu lingkungan yang menderita saluran multipath ponsel dan kebisingan tingkat tinggi buatan manusia.

Selain persaingan, standar penyiaran video digital lain untuk perangkat genggam adalah dikembangkan di Korea, terrestrial digital multimedia broadcasting (T-DMB) standar.  T-DMB standar, yang dibangun di atas standar (DAB) Eropa audio digital penyiaran, dikomersialisasikan untuk pertama kalinya di dunia pada Desember 2005 untuk menawarkan jasa penyiaran multimedia yang beragam dalam lingkungan mobile berkecepatan tinggi. Beberapa layanan T-DMB juga dikerahkan di Eropa, misalnya oleh Jerman mobile terkemuka telekomunikasi perusahaan Debitel AG (menggunakan Samsung SGH-P900 T-DMB telepon) dan di Cina. Standar T-DMB menggunakan modus layanan data aliran untuk membawa data multimedia. Format biner MPEG-4 untuk adegan (BIFs) juga tersedia di T-DMB untuk layanan interaktif. Aplikasi lain dari T-DMB adalah radio visual, yang merupakan layanan radio yang dapat mengirimkan dua frame video per detik.

Siaran digital yang ditawarkan di Jepang didasarkan pada sistem yang sangat serbaguna disebut terintegrasi jasa penyiaran digital (ISDB). Di Jepang, ISDB-digital berbasis satelit diluncurkan pada tahun 2000, dan berbasis terestrial ISDB (ISDB-T) dimulai pada Desember 2003. Sistem ISDB-T dirancang untuk menyediakan video berkualitas tinggi yang dapat diandalkan suara dan data penyiaran tidak hanya untuk penerima tetap, tetapi juga untuk penerima mobile. Sistem ini juga dirancang untuk memberikan fleksibilitas, upgrade, dan kesamaan atau interoperabilitas untuk penyiaran multimedia.

6.1 Moving from DVB-T to DVB-H

Dua aspek yang paling penting dari sistem DVB - T adalah penggunaan aliran MPEG - 2 transport (TS) dan penggunaan kode orthogonal frequency-division multiplex (COFDM). Lebih khusus lagi, setelah data video dan audio dalam DVB-T yang dikompresi sesuai dengan standar MPEG -2 kompresi, mereka dikemas dengan packetized aliran dasar (PES) layer dan kemudian setiap paket PES dibagi menjadi paket-paket tetap-panjang dari 188 byte. Multiplexing yang berbeda aliran dan informasi program khusus (PSI) tabel yang dicapai pada MPEG-2 TS lapisan.

Penggunaan opsional MPE-FEC dalam DVB-H memberikan peningkatan kinerja kekebalan kebisingan dan kinerja Doppler dalam saluran selular untuk kendaraan yang bergerak cepat dan  apalagi  juga meningkatkan toleransi terhadap gangguan impuls. Untuk mengakomodasi kecepatan data lebih terbatas disarankan untuk layanan individual DVB-H dan menampilkan kecil terminal genggam khas, audio 2-berbasis MPEG tradisional dan video encoding skema yang digunakan dalam DVB-T tidak sesuai DVB-H dengan baik. Oleh karena itu disarankan bahwa MPEG-2 video coding harus diganti dengan yang lebih efisien MPEG-4 video H.264/AVC standar coding dan MPEG-2 coding audio yang harus diganti dengan yang lebih efisien MPEG-4 HE AAC. Selain itu, lapisan fisik di DVB-H harus memiliki empat ekstensi ke lapisan fisik DVB-T yang ada :

• Peningkatan pemancar parameter sinyal (TPS) untuk menunjukkan adanya layanan DVB - H dan kemungkinan penggunaan MPE - FEC untuk meningkatkan dan mempercepat penemuan layanan.
• Penerapan (4K) modus baru , yaitu ,ubcarriers 4K, orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM ) untuk mobilitas perdagangan dan jaringan tunggal - frekuensi ( SFN ) ukuran sel, yang memungkinkan penerimaan tunggal antena SFNS menengah dengan harga yang sangat kecepatan tinggi (semua format modulasi, QPSK, 16QAM dan 64QAM dengan mode non-hirarkis atau hirarkis, juga mungkin untuk digunakan dalam DVB-H). Perhatikan bahwa dalam SFN, semua pemancar memancarkan sinyal yang sama pada frekuensi yang sama dan penerima dapat menerima sinyal dari beberapa pemancar. Selama rentang penundaan dari sinyal multipath yang diterima tidak melebihi toleransi yang dirancang dari sistem, semua komponen diterima dengan sinyal berkontribusi berguna untuk kualitas penerimaan yang lebih baik.
• Definisi cara baru menggunakan simbol interleaver dari DVB - T untuk membawa toleransi dasar impuls kebisingan dan juga untuk meningkatkan ketahanan dalam lingkungan mobile.
• Penggunaan 5 MHz bandwidth saluran di band-band non-broadcast (misalnya di Amerika Serikat).

Seperti ditunjukkan dalam Gambar . 6.3 , penerima DVB-H terdiri dari DVB-T demodulator, modul MPE - FEC opsional , dan terminal DVB-H. DVBT aliran demodulator MPEG-2 transport (TS) paket dari sinyal RF yang diterima dari DVB - T

6.1.1 Time slicing in DVB-H

Datagram IP digunakan untuk packetize isi DVB-H, DVB standar membawa datagram IP dalam MPEG-2 TS dengan menggunakan multiprotocol enkapsulasi (MPE) dimana setiap datagram IP dirumuskan menjadi satu bagian MPE. Sebuah aliran bagian MPE kemudian dimasukkan ke dalam aliran dasar (ES), yaitu, aliran MPEG-2 TS paket dengan program identifier tertentu (PID). DVB-H mungkin untuk menerima layanan audio dan video yang dikirimkan melalui IP pada ES memiliki bitrate cukup rendah, mungkin di urutan 250 kbps. MPEG-2 TS memiliki bitrate misalnya, 10 Mbps. ES tertentu yang menarik sehingga hanya menempati sebagian kecil (dalam contoh ini, 2,5%) dari total MPEG-2 TS bitrate. Dalam rangka untuk mengurangi konsumsi daya secara drastis teknik time-slice diperkenalkan.

6.1.2 MPE-FEC in DVB-H

Dengan MPE-FEC, datagrams IP setiap kali-iris dilindungi oleh Reed-Solomon (RS) kode forward error correction (FEC), yang dihitung dari datagram IP. RS (n,k) kode adalah salah satu jenis kode penghapusan mana pesan ukuran k simbol (setiap simbol merupakan gabungan dari beberapa bit, misalnya, byte) dapat digunakan untuk membuat n-K berlebihan tambahan (paritas) simbol. Data RS diringkas menjadi MPE-FEC bagian, yaitu juga merupakan bagian dari ledakan dan langsung dikirim setelah bagian MPE terakhir meledak, di ES yang sama tetapi dengan berbeda table_id dari bagian MPE, yang memungkinkan penerima untuk membedakan antara dua jenis bagian di ES.

6.2 T-DMB multimedia broadcasting for portable devices

Terrestrial digital multimedia broadcasting (T-DMB) yang dikembangkan di Korea berdasarkan standar Eropa Digital Audio Broadcasting (DAB, Eureka-147) memiliki beberapa kesamaan dengan standar mobile TV DVB-H bersaing untuk perangkat genggam dalam hal dari penggunaan teknik kompresi data multimedia. Lebih khusus lagi, T-DMB menggunakan MPEG-4 H.264/AVC (profil dasar pada tingkat 1,3) untuk video coding dan MPEG-4 coding aritmatika bitsliced ​​(BSAC) atau MPEG-4 HE AAC untuk coding audio. Data terkompresi audio dan video yang dikemas dalam aliran MPEG-2 transport (TS) dan lapisan MPEG-4 sinkronisasi (SL) untuk streaming. Terrestrial digital multimedia broadcasting juga mendefinisikan fungsi layanan data interaktif untuk menyediakan layanan konvergen dalam penyiaran dan telekomunikasi. Ini mengadopsi format biner MPEG-4 untuk adegan (BIFs) sebagai pilihan untuk mengaktifkan layanan siaran interaktif.

6.2.1 MPEG-4 BSAC audio coding in T-DMB

Bit-sliced arithmetic coding (BSAC) adalah audio coding alat MPEG-4 berdasarkan pada persepsi pendekatan pengkodean, seperti yang digunakan dalam MPEG - 2/4 maju audio yang coding ( AAC ) skema. Metode kompresi BSAC yang mirip dengan AAC, kecuali dalam algoritma pengkodean lossless, memastikan bahwa efisiensi pengkodean BSAC hampir sama dengan AAC. MPEG - 4 layanan audio berbasis BSAC di T-DMB mendukung penyiaran audio yang standar stereo pada sampel tingkat 24, 44, 1, atau 48 kHz . Bit -iris aritmatika coding memungkinkan kontrol adaptif bitrate, buffer awal yang lebih kecil, dan bermain mulus audio digital. Layanan audio dari T-DMB menyediakan audio berkualitas CD untuk audio saja penyiaran dan kualitas yang lebih baik daripada radio FM analog untuk audio video yang menyertainya. Bit - iris aritmatika coding terutama didasarkan pada MPEG-4 AAC dan menggunakan sebagian besar alat tersebut. Ini meningkatkan pada MPEG-4 AAC, bagaimanapun  dengan menawarkan skalabilitas  bitstream  butiran halus dan ketahanan kesalahan. Tingkat kompresi sebanding dengan profil utama AAC . Di BSAC, pengkodean entropi dilakukan oleh coder aritmatika, bukan coder Huffman digunakan dalam AAC. Aritmatika coder di BSAC meningkatkan efisiensi pengkodean dari audio stream bit-iris. Fitur kesalahan ketahanan BSAC dilaksanakan oleh aritmatika biner tersegmentasi (SBA) coding, di mana beberapa lapisan audio stream dikelompokkan lagi ke dalam segmen. Oleh karena itu  dengan SBA coding, setiap kesalahan propagasi dapat dibatasi ke segmen tunggal dalam BSAC dengan kembali menginisialisasi coder aritmatika setelah beberapa lapisan tambahan.

6.2.2 System specification of T-DMB

Gambar 6.8 menunjukkan spesifikasi untuk sistem T-DMB untuk transmisi audio, video , dan layanan data yang dirancang untuk penerimaan mobile dan mendukung sekitar 2 Mbps yang berguna data rate di saluran 1,536 MHz. Video dan audio yang digunakan dalam T-DMB video dan Visual Radio dikodekan menggunakan MPEG-4 H.264/AVC codec video dan BSAC MPEG-4 kesalahan tangguh atau MPEG - 4 HE AAC.  Pengkodean aliran dasar ( ES ) adalah multiplexing bersama-sama dengan MPEG - 4 BIFs data yang digunakan untuk layanan angkutan dua arah. MPEG- 4 sistem menentukan standar untuk packet, sinkronisasi, dan multiplexing, tetapi juga menentukan informasi penting, seperti deskripsi adegan, deskripsi objek, dan sinkronisasi antara berbagai jenis media stream, untuk menggambarkan dan menceritakan representasi kode yang interaktif isi multimedia.

Untuk menggunakan infrastruktur transportasi MPEG-2 di T-DMB yang interaktif isinya terutama dijelaskan oleh MPEG-4 dalam hal jumlah variabel media (audio, video) stream, mekanisme multiplexing lain yang digunakan untuk membawa MPEG-4 isinya ke MPEG-2 sistem yang disebut "MPEG-4 lebih standar MPEG-2" diadopsi dalam T-DMB.

6.3 ATSC for North America terrestrial video broadcasting

Televisi Advanced Systems Committee (ATSC) televisi digital (DTV, A/53) standar menjelaskan sebuah sistem yang dirancang untuk mengirimkan video berkualitas tinggi dan audio , dan data pendukung, dalam satu MHz televisi terrestrial saluran siaran 6. Desain penekanan pada kualitas mengakibatkan munculnya HDTV digital dan multichannel surround sound. Sistem ini dapat memberikan sekitar 19 Mbps dalam MHz saluran penyiaran terestrial 6 dan sekitar 38 Mbps dalam kabel MHz Saluran TV 6 . Standar ATSC bisa lebih baik digambarkan sebagai berlapis arsitektur yang memisahkan format gambar, coding kompresi, transportasi data, dan transmisi, seperti digambarkan pada Gambar 6.10. Dalam ATSC, audio dikompresi berdasarkan Dolby AC3 (ATSC A/52B) standar pengkodean dan video dikompresi dengan menggunakan ISO/IEC MPEG-2 (ATSC A/53) pengkodean standar. 

6.3.1 Video and audio subsystems in ATSC

Seperti ditunjukkan dalam Gambar 6.11, subsistem video dan audio menyediakan teknik kompresi data yang sesuai untuk aplikasi ke video, audio, dan data digital perwara. Standar ATSC menggunakan MPEG-2 video streaming sintaks (Profil Utama di High Level) untuk coding video dan AC3 untuk pengkodean audio. ATSC DTV standar mendefinisikan enam format video untuk HDTV (1920 x 1080 dan 1280 x 720) dan 12 format video untuk SDTV (704 x 480 dan 640 x 480), seperti yang ditunjukkan pada Tabel 6.2 dan Gambar 6.12, penerima konsumen ATSC dirancang untuk decode semua HDTV dan SDTV sungai, memberikan penyedia program layanan dengan fleksibilitas maksimum. Data tambahan didefinisikan dalam standar A/53 adalah istilah yang luas yang mencakup data kontrol dan data tambahan. Dengan memberikan data tambahan sebagai muatan terpisah, dapat memberikan layanan independen serta elemen data yang terkait dengan layanan audio atau video berbasis.

6.3.2 Service multiplex and transport in ATSC

Layanan multiplex dan subsistem transportasi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6.11, mengacu pada cara membagi setiap bitstream menjadi " paket" informasi , sarana unik mengidentifikasi setiap paket termasuk jenis paket, dan metode yang tepat interleaving atau multiplexing paket bitstream video yang, paket audio bitstream, dan paket data ke dalam bitstream mekanisme transportasi tunggal. Struktur dan hubungan ini bitstreams esensi dicatat di bitstreams layanan informasi, juga multiplexing dalam mekanisme transportasi tunggal.

Demikian pula untuk pengangkutan DVB-T dan DVB-H dan T- DMB , sistem ATSC  menggunakan aliran MPEG-2 transport  (TS) sintaks (lihat Gambar 6.1) untuk packetization dan multiplexing dari video, audio, dan sinyal data untuk sistem penyiaran digital. Sintaks MPEG-2 TS dikembangkan untuk aplikasi di mana saluran bandwidth atau kapasitas media perekaman terbatas dan kebutuhan untuk mekanisme transportasi yang efisien adalah yang terpenting . Ini juga menyediakan informasi waktu kritis bagi penerima untuk melakukan sinkronisasi video dan audio.

6.3.3 RF transmission subsystem in ATSC

Sistem transmisi RF, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6.11, mengacu menyalurkan coding dan modulasi. Saluran coder mengambil bitstream digital packetized, memformat , dan menambahkan informasi tambahan yang membantu penerima dalam mengeluarkan data asli dari sinyal yang diterima, yang karena gangguan transmisi dapat mengandung kesalahan. Dalam rangka memberikan perlindungan terhadap kedua meledak dan kesalahan acak , paket data disisipkan sebelum transmisi dan Reed - Solomon kode FEC ditambahkan .

6.3.4 Data services and interactivity in ATSC

Standar ATSC terdiri dari rangkaian standar penyiaran data yang memungkinkan berbagai layanan data, mulai dari streaming audio, video, atau layanan teks untuk jasa pengiriman data pribadi Anda. Penerima ATSC mungkin termasuk komputer pribadi, televisi, set-top box, atau perangkat lainnya. Secara umum, ATSC aplikasi broadcast data yang ditargetkan untuk konsumen dapat diklasifikasikan berdasarkan tingkat kopling untuk pemrograman video utama, sebagai berikut.

•  Para penonton layanan data erat dapat menyetel ke program TV dan bersamaan menerima tambahan data.
• Sebuah program TV longgar ditambah mungkin mengirim data tambahan, yang berhubungan dengan program tetapi tidak disinkronkan erat dengan dalam waktu.
• Data non - digabungkan biasanya terkandung dalam terpisah "Data -only " saluran virtual, yang mungkin dimaksudkan untuk melihat real-time , seperti judul berita 24 - jam atau stock ticker layanan.

6.4 ISDB digital broadcasting in Japan

Siaran digital di Jepang didasarkan pada sistem yang sangat serbaguna disebut terintegrasi jasa penyiaran digital (ISDB). Sistem ISDB dirancang untuk menyediakan layanan informasi digital terintegrasi yang terdiri dari audio, video dan data melalui satelit , terestrial , atau saluran transmisi jaringan TV kabel. ISDB ini dirancang untuk memungkinkan sistem mudah untuk mengakomodasi layanan baru seperti audio dan video berkualitas tinggi dan penyiaran data, melalui digitalisasi saluran transmisi penyiaran berharga.

Pada tahun 2000, Jepang meluncurkan pertama HDTV satelit penyiaran di dunia, yang disebut BS , yang terdiri dari 1080 baris scanning efektif ( interlaced ) sebagai format input video untuk MPEG- 2. Para penyiar utama di Jepang telah penyiaran tujuh program HDTV melalui saluran BS langsung sejak Desember 2000. Namun, Digital Terrestrial Broadcasting System Development Group Jepang telah dibentuk oleh Asosiasi Industri Radio dan Bisnis (ARIB) pada tahun 1996, dan layanan ISDB-T digunakan oleh NHK dimulai pada Desember 2003 di Tokyo, Osaka, Nagoya dan daerah layanan itu kemudian diperluas untuk seluruh bangsa. Selain itu, karena bandwidth saluran terestrial penyiaran adalah sama dengan sistem televisi kabel, layanan penyiaran digital telah dilaksanakan oleh sejumlah operator televisi kabel (ISDB-C) pada dasar retransmission ISDB-T dan ISDB -S penyiaran (lihat Gambar 6.14).

Untuk hidup berdampingan dengan layanan TV analog saat ini, bandwidth transmisi 6 MHz untuk ISDB - T digital terestrial penyiaran televisi dibagi menjadi 14 segmen (menggunakan program yang disebut -band tersegmentasi transmisi orthogonal frekuensi - division multiplexing, BST-OFDM)  dari yang 13 segmen yang untuk transmisi sinyal dan segmen yang tersisa adalah untuk guard band antara saluran. Di antara 13 segmen, satu saluran SDTV membutuhkan 4-5 segmen, satu HDTV membutuhkan 12 segmen, dan perangkat genggam selular akan mengakses satu segmen. Oleh karena itu  ISDB-T Satu-Segmen, yang stack protokol ditampilkan dalam Gambar 6.15, demikian dicadangkan sebagai nama layanan ISDB-T untuk penerimaan pada ponsel, komputer laptop , dan kendaraan. Penyiar dapat memilih kombinasi segmen untuk digunakan dan jadi pilihan ini struktur segmen memungkinkan fleksibilitas layanan. Misalnya ISDB-T dapat mengirimkan mobile TV dan HDTV menggunakan satu saluran TV atau perubahan 3 SDTV menggunakan bandwidth yang sama sebuah saklar yang dapat dilakukan kapan saja.

Mindmap