tiểu luận KỸ THUẬT PHÁT THANH VÀ TRUYỀN HÌNH đề tài TRUYỀN HÌNH CÁP CATV

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THƠNG I BÀI TIỂU LUẬN ĐỀ TÀI 22: TRUYỀN HÌNH CÁP CATV MÃ MƠN HỌC: TEL 1411 nhóm 06 TÊN MƠN HỌC: KỸ THUẬT PHÁT THANH VÀ TRUYỀN HÌNH Giảng viên: NGUYỄN THỊ THU NGA NHÓM TIỂU LUẬN: 05 Sinh viên thực hiện: NGUYỄN CHÍ VŨ B18DCVT446 NGUYỄN PHƯƠNG NAM B18DCVT302 NGUYỄN BÁ LONG B18DCVT254 Hà Nội, 05/2022 BẢNG PHÂN CƠNG CƠNG VIỆC NGUYỄN PHƯƠNG NAM-B18DCVT302 (thành viên) Tìm hiểu hồn thiện nội dung chương NGUYỄN CHÍ VŨ-B18DCVT446 (nhóm trưởng) Tìm hiểu hồn thiện nội dung chương (cụ thể nội dung phần 2.1), tổng hợp hoàn thiện báo cáo NGUYỄN BÁ LONG-B18DCVT254 (thành viên) Tìm hiểu hồn thiện nội dung chương (cụ thể nội dung phần 2.3, 2.3), làm slide báo cáo MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH VẼ i LỜI NÓI ĐẦU .ii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH CÁP 1.1 Khái niệm truyền hình cáp .1 1.2 Vị trí mạng truyền hình cáp xu hướng phát triển 1.3 Các công nghệ truy nhập cạnh tranh 1.3.1 Công nghệ ADSL (Asymetric Digital Subscriber Line) 1.3.2 Fiber-In-The-Loop (FITL) .4 1.3.3 Dịch vụ phân phối đa điểm đa kênh (MMDS) CHƯƠNG 2: MẠNG CATV 2.1 Kiến trúc mạng CATV 2.1.1 Hệ thống mạng trung tâm Headend 2.1.2 Mạng truyền dẫn phân phối tín hiệu 2.1.3 Mạng truy nhập .11 2.1.3.1 Mạng truy nhập kiểu thụ động (HFPC) 11 2.1.3.2 Mạng truy nhập kiểu tích cực (HFC) 12 2.2 Tiêu chuẩn DOCSIS 13 2.2.1 Tiêu chuẩn DOCSIS 1.0 13 2.2.2 Tiêu chuẩn DOCSIS 1.1 14 2.2.3 Tiêu chuẩn DOCSIS 2.0 14 2.2.4 Tiêu chuẩn DOCSIS 3.0 15 2.2.5 Tiêu chuẩn DOCSIS 3.1 15 2.2.6 Tiêu chuẩn DOCSIS 4.0 15 2.2.7 Sự khác biệt tất tiêu chuẩn DOCSIS 16 2.3 Các thành phần hệ thống thiệt bị mạng CATV 16 2.3.1 Node quang 16 2.3.2 Bộ khuếch đại RF 19 2.3.2.1 Bộ khuếch đại trung kế .19 2.3.2.2 Bộ khuếch đại fidơ 20 2.3.2.3 Bộ khuếch đại đường dây 20 2.3.3 Bộ chia định hướng mạng trục 21 2.3.4 Bộ chia nhiều cổng mạng trục 22 2.3.5 Bộ chia mạng nhánh 23 2.3.6 Bộ chia nhiều cổng mạng nhánh 24 KẾT LUẬN 26 DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH VẼ Hình 1.1: Cấu trúc mạng sử dụng cơng nghệ ADSL Hình 1.2: Cấu hình hệ thống Fiber-in-the-loop Hình 1.3: Cấu hình mạng dịch vụ phân phối đa kênh đa điểm MMDS Hình 2.1: Cấu trúc mạng CATV Hình 2.2: Cấu trúc mạch vịng Ring Hình 2.3: Sơ đồ cấu trúc mạng truyền dẫn tín hiệu quang Hình 2.4: Cấu trúc mạng truy nhập thụ động Hình 2.5: Cấu trúc mang truy nhập kiểu tích cực Hình 2.6: Sơ đồ khối node quang cổng Hình 2.7: Sơ đồ khối đơn giản khuếch đại trung kế Hình 2.8: Minh họa đơn giản diplexer NHÓM 05 ĐỀ TÀI 22 LỜI NĨI ĐẦU Truyền hình cáp (CATV) từ lâu khơng cịn xa lạ người dân nước phát triển giới Tuy nhiên việc phát triển mở rộng mạng truyền hình cáp chưa quan tâm nhiều trước mạng truyền hình cáp đơn cung cấp dịch vụ truyền hình, khơng thể cung cấp dịch vụ khác thoại, số liệu…Thuật ngữ CATV xuất lần vào năm 1948 Mỹ thực thành cơng hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến thuật ngữ CATV hiểu hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến (Cable TV) Những năm gần đây, tăng nhu cầu thưởng thức chương trình truyền hình chất lượng cao, nội dung phong phú tiến công nghệ, mạng truyền hình cáp có bước phát triển mạnh mẽ Giờ khơng cung cấp chương trình truyền hình thỏa mãn nhu cầu ngày cao người xem mà chúng trở thành tiềm lực cạnh tranh đáng kể mạng viễn thông khác cung cấp dịch vụ viễn thông Nội dung tiểu luận nhóm chúng em gồm có nội dung sau đây: Chương 1: Tổng quan truyền hình cáp Nói lịch sử phát triển mạng truyền hình cáp; giới thiệu cơng nghê truy nhập ADSL, FITL, DBS, MMDS Chương 2: Mạng CATV Đi sâu tìm hiểu kiến trúc mạng CATV, tiêu chuẩn DOCSIS, giới thiệu thành phần hệ thống thiết bị mạng CATV Trong trình làm tiểu luận thời gian hạn hẹp cịn nhiều thiếu sót mặt kiến thức nên khó tránh khỏi sơ xuất nội dung chưa chi tiết, mong góp ý thơng cảm Nhóm 05 chúng em xin chân thành cảm ơn cô truyền đạt kiến thức tạo điều kiện để nhóm chúng em hồn thiện tiểu luận NHĨM 05 ĐỀ TÀI 22 Bài tập lớn môn kỹ thuật phát truyền hình CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH CÁP 1.1 Khái niệm truyền hình cáp Truyền hình cáp hay CATV (Community Access Television hay Community Antenna Television) hệ thống chương trình truyền hình trả tiền theo thuê bao truyền qua tín hiệu tần số vơ tuyến (RF) truyền tải qua cáp đồng trục cáp quang Truyền hình cáp đời nhằm khắc phục hạn chế truyền hình sóng, đáp ứng tốt nhu cầu, dịch vụ riêng lẻ mẻ mà truyền hình sóng khơng làm Truyền hình cáp thực theo ngun tắc tín hiệu truyền hình trực tiếp qua cáp nối từ đầu phát đến đầu máy thu hình Do đặc điểm mà Truyền hình cáp truyền nhiều chương trình lúc, đáp ứng nhu cầu cụ thể người sử dụng Ngồi ra, truyền hình cáp cịn giải loạt dịch vụ xã hội đại mà truyền hình sóng khơng thể thực 1.2 Vị trí mạng truyền hình cáp xu hướng phát triển Các mạng CATV trải qua giai đoạn phát triển từ mạng tương tự quảng bá chiều đồng trục tới mạng HFC tương tác chiều truyền tải kênh Video tương tự/ số liệu tốc độ cao Mạng đồng trục băng rộng kiến trúc nhánh truyền thống hỗ trợ công nghệ RF phục vụ tốt dịch vụ quảng bá dịch vụ điểm-đa điểm Dùng nhiều khuếch đại (30  40), làm giảm chất lượng tính kênh Video AM-VSB, làm giảm thị hiếu khách hàng Việc sử dụng kết nối vi ba mặt đất giảm số lượng khuếch đại, cải thiện hiệu truyền dẫn kênh quảng bá tương tự Sự tiến vượt bậc công nghệ sợi quang từ cuối năm 80 khiến cho công nghiệp truyền hình cáp phát triển mạnh mẽ Sự đời laser điều chế trực tiếp DM-DFB 550 MHz thu quang hoạt động dải bước sóng 1310 nm làm thay đổi kiến trúc truyền thống mạng cáp đồng trục Mạng HFC cho phép truyền dẫn tin cậy kênh Video tương tự quảng bá qua sợi đơn mode SMF tới node quang, số lượng khuếch đại RF giảm nhiều Hơn nhà điều hành thực triển khai thiết bị headend sử dụng Ring sợi quang để kết nối headend trung tâm headend thứ cấp Hub vị trí quan trọng Do vậy, nhà điều hành cáp hạ giá thành cải thiện chất lượng tính hữu dụng dịch vụ quảng bá truyền thống Sự phát triển nhiều thiết bị quan trọng như: Các điều chế QAM, thu QAM giá thành hạ, mã hóa giải mã tín hiệu Video số, cho phép nhà điều hành cáp cung cấp thêm khoảng 10 dịch vụ Video số kênh Video NHÓM 05 ĐỀ TÀI 22 Bài tập lớn môn kỹ thuật phát truyền hình AM/VSB dùng với STB số Việc triển khai nhanh chóng mạng HFC 750 MHz số dịch vụ viễn thông cung cấp khả cạnh tranh truy nhập nhiều loại hình kinh doanh cho khách hàng thị trường quan trọng Vào thập kỷ 1990, kiến trúc mạng HFC bắt đầu có hướng phát triển Cuộc cách mạng áp lực sau thị trường:  Bùng nổ nhu cầu truy nhập liệu tốc độ cao khu vực dân cư  Nhu cầu chuyển phát dịch vụ số tương tác  Gia tăng cạnh tranh từ nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông nhà cung cấp dịch vụ DBS (Direct Broadcast Satellite)  Sự tiến công nghệ sợi quang, đặc biệt laser thu quang quản lý mạng cáp Những nhu cầu áp lực thị trường tác động tới nhà điều hành cáp xem lại kiến trúc mạng HFC tiến tới mạng truy nhập CATV DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) 1.3 Các công nghệ truy nhập cạnh tranh Có nhiều cơng nghệ truy nhập phục vụ dịch vụ băng rộng tới thuê bao Phần cung cấp tổng quan số công nghệ cạnh tranh ưu nhược điểm loại 1.3.1 Công nghệ ADSL (Asymetric Digital Subscriber Line) Công nghệ ADSL sử dụng đường dây thoại xoắn đơi có để cung cấp băng thông yêu cầu cho dịch vụ băng rộng truy nhập Internet, thoại hội nghị, đa phương tiện tương tác VOD Công nghệ ADSL thiết kế để giải tình trạng tắc nghẽn nghiêm trọng mạng thoại tổng đài trung tâm (CO: Central Office) thuê bao ADSL chuyển phát tốc độ liệu khoảng từ 64 kb/s đến 8,192 Mb/s cho kênh đường xuống tốc độ khoảng 16 kb/s tới 768 kb/s cho kênh đường lên đồng thời dùng dịch vụ thoại truyền thống POTS (Plain Old Telephone Service) ADSL phù hợp để đáp ứng nhu cầu truy nhập Internet tốc độ cao Đường truyền dẫn ADSL cung cấp tốc độ liệu tới Mbit/s xuống khách hàng 640 Kbit/s luồng lên mở rộng dung lượng truy nhập mà không cần lắp đặt thêm cáp Ngoài ra, việc sử dụng ADSL chuyển lưu lượng dịch vụ Internet qua mạng chuyển mạch gói ATM giúp hoạt động hiệu hơn, giải vấn đề tắc nghẽn mạng thoại NHÓM 05 ĐỀ TÀI 22 Bài tập lớn môn kỹ thuật phát truyền hình Hình 1.1 Cấu trúc mạng sử dụng cơng nghệ ADSL Mạch vịng thuê bao đôi dây đồng xoắn đôi nối cụm thuê bao tổng đài trung tâm Đối với ADSL full-rate (cung cấp tốc độ 68 Mbit/s luồng xuống), Splitter lắp đặt hai đầu cuối mạch vịng Phía khách hàng modem ADSL mà dây ADSL kết nối tới gọi khối kết cuối ADSL đầu xa (ATU-R) phía tổng đài, Splitter lắp đặt nơi mạch vòng thuê bao kết cuối giá phối dây MDF (Main Distribution Frame), đầu có hai đơi dây Đơi thứ kết nối tới mạng chuyển mạch thoại để cung cấp dịch vụ thoại truyền thống Đôi dây thứ hai kết nối tới khối kết cuối ADSL trung tâm (ATU-C) Để truyền dẫn hiệu quả, khối ATU-C kết hợp với chức ghép kênh tạo nên ghép kênh truy nhập DSL (DSLAM: Digital Subscriber Line Access Multiplexer) tổng đài trung tâm kết nối tới mạng nhà cung cấp dịch vụ Số liệu qua ADSL đóng gói tế bào ATM DSLAM cần có khả xử lý tế bào ATM để thực ghép kênh lưu lượng thống kê Tổng tốc độ đường ADSL qua tất khối ATU-C lớn tốc độ đường STM-1 Ứng dụng ADSL Đặc điểm truyền tốc độ hai chiều không đối xứng ADSL làm cho kỹ thuật phù hợp với hầu hết ứng dụng yêu cầu băng thông luồng xuống lớn băng thông luồng lên VoD hướng phát triển ban đầu ADSL sau truy nhập Internet tốc độ cao nhanh chóng trở thành hướng phát triển chủ yếu Ngồi cịn số ứng dụng khác phát triển sử dụng công nghệ sau: NHÓM 05 ĐỀ TÀI 22 Bài tập lớn môn kỹ thuật phát truyền hình  Telecommuting: Dịch vụ thoại truy nhập liệu từ xa, cho phép người sử dụng làm việc nhà kết nối tới sở liệu nơi làm việc  Dịch vụ truyền video thông tin thời gian thực: ADSL cho phép phân phối ứng dụng băng rộng theo thời gian thực tin tức, token chứng khoán, thời tiết  Chương trình đào tạo từ xa: ADSL full-rate với chất lượng dịch vụ đảm bảo cung cấp luồng video theo tiêu chuẩn MPEG-2 cho phép trung tâm giảng dạy gửi video minh hoạ dạy trao đổi trực tiếp với học viên từ nhiều vị trí  Chữa bệnh từ xa: Các bác sĩ chẩn đoán khám chữa bệnh từ xa  Hội nghị truyền hình: Mặc dù dịch vụ yêu cầu băng thơng hai chiều đối xứng ADSL full-rate cung cấp kênh H0 (384384Kbit/s) chuyên dụng băng thơng có sẵn ADSL cho ứng dụng đảm bảo phục vụ ứng dụng khác 1.3.2 Fiber-In-The-Loop (FITL) Công nghệ truy nhập FITL thường dùng cáp quang theo kiến trúc hình (điểmđa điểm), gồm họ kiến trúc như:  Cáp quang tới tận node FTTN  Cáp quang tới tận hộ dân cư FTTC  Cáp quang tới tận hộ thuê bao FTTH Các hệ thống FITL phát triển theo hướng tương thích với dịch vụ, hệ thống truyền dẫn, hệ thống điều hành nhà khai thác nội vùng (LEC) Kiến trúc nguyên thủy FITL hình 1.2 Một mạng FITL gồm kết cuối host số (HDT: Host Digital Terminal) với khối ONU kiến trúc hình sao, HDT quản lý HDT cung cấp hoạt động giao diện cần thiết hệ thống FITL cho phần lại mạng LEC Ví dụ, HDT tách riêng lưu lượng chuyển mạch nội hạt bên để quản lý định tuyến Các dịch vụ băng rộng Internet, tương tác đa phương tiện thoại phát tới HDT, HDT đặt CO đầu xa, tín hiệu băng gốc Điều trái ngược với mạng HFC, dịch vụ băng rộng điều chế RF Tại HDT, tín hiệu số băng gốc chuyển mạch gửi tới khối mạng băng rộng qua cáp quang ONU đặt gần thuê bao phục vụ nhiều khách hàng ONU thực chuyển đổi quang điện chức quan trọng khác Tín hiệu điện sau phát tới thuê bao qua cáp đồng trục cáp đồng xoắn đơi Một khối giao diện mạng đặt NHĨM 05 ĐỀ TÀI 22 Bài tập lớn môn kỹ thuật phát truyền hình 2.1.3.1 Mạng truy nhập kiểu thụ động (HFPC) Hình 2.4: Cấu trúc mạng truy nhập thụ động Đặc điểm mạng HFPC:     Đáp ứng yêu cầu xây dựng theo mạng chiều hay chiều Sử dụng node quang có cơng suất lớn Mạng quang chiếm tỉ trọng lớn toàn mạng tổng thể Mạng đồng trục có tuyến trục tuyến cáp th bao với thiết bị chia thụ động  Khả phục vụ từ 400-600 thuê bao/node quang Ưu điểm:  Chất lượng tín hiệu tốt khơng sử dụng khuếch đại  Do không sử dụng khuếch đại cao tần nên việc thi công lắp đặt, vận hành dễ dàng  Các thiết bị thụ động có khả truyền chiều nên độ ổn định mạng cao triển khai mạng chiều  Số lượng thuê bao/node quang nhỏ nên có khả cung cấp tốt dịch vụ chiều với tốc độ cao  Giảm chi phí cấp nguồn cơng tơ điện, bảo dưỡng, thay thiết bị tích cực Bài tập lớn môn kỹ thuật phát truyền hình Nhược điểm:  Khả bao phủ node quang nhỏ không sử dụng khuếch đại  Yêu cầu node quang sử dụng phải có công suất lớn, chất lượng cao, ổn định  Phù hợp với khu vực có quy hoạch tập trung, khơng phù hợp với địa hình Việt Nam  Yêu cầu chi phí cao 2.1.3.2 Mạng truy nhập kiểu tích cực (HFC) Hình 2.5: cấu trúc mang truy nhập kiểu tích cực Đặc điểm mạng HFC túy:  Đáp ứng yêu cầu xây dựng theo mạng chiều hay chiều  Mạng đồng trục chiếm tỉ trọng lớn toàn mạng tổng thể  Mạng đồng trục chia thành cấp: o Cấp trục chính: bao gồm cáp đồng trục trục chính, khuếch đại trục, chia tín hiệu đường trục o Cấp trục nhánh: bao gồm cáp đồng trục trục nhánh, khuếch đại nhánh, chia tín hiệu đường nhánh o Cấp mạng thuê bao: bao gồm cáp đồng trục thuê bao, TV  Khả phục vụ từ 1500-2000 thuê bao/node quang Ưu điểm: Bài tập lớn môn kỹ thuật phát truyền hình  Phạm vi bao phủ node quang lớn nhờ kéo dài mạng đồng trục sử dụng khuếch đại cao tần  Phù hợp với địa bàn Việt Nam  Chi phí ban đầu thấp nhờ sử dụng node quang Nhược điểm:  Cơ chế thi công, vận hành, bảo dưỡng phức tạp, không thuận lợi triển khai thành mạng chiều  Yêu cầu chặt chẽ nguồn cấp điện trung gian Nếu điểm cấp nguồn điện tồn tuyến phía sau tín hiệu 2.2 Tiêu chuẩn DOCSIS Data Over Cable Service Interface Specification (DOCSIS) tiêu chuẩn viễn thông quốc tế cho phép bổ sung truyền liệu băng thông cao vào hệ thống truyền hình cáp (CATV) có Mục đích DOCSIS xác định tiêu chuẩn cho modem cáp CMTS, cho phép phát triển triển khai hệ thống truyền số liệu mạng cáp sở chuyển giao lưu lượng IP hai chiều Headend hệ thống cáp điểm thuê bao Hiện có nhiều phiên DOCSIS đời nâng cao chất lượng truyền dẫn mạng cáp đồng trục 2.2.1 Tiêu chuẩn DOCSIS 1.0 Giao diện tần số:  Truyền dẫn đường xuống: Thông số Dải tần số hoạt động Khoảng cách kênh RF (Độ rộng băng thông) Trễ truyền dẫn từ Headend tới khách hàng xa CNR  Truyền dẫn đường lên: Giá trị Hệ thống hoạt động bình thường dải tần số từ 50 MHz tới 860 MHz MHz 0,8 ms 35 dB Thông số Giá trị Dải tần số hoạt động MHz đến 42 MHz Trễ truyền dẫn từ CM (Cable 0,8 ms Modem) đến CM gần CMTS (Cable Modem Termination System) CNR 25 dB - Sản phẩm tương tác sẵn có CMTS - Định dạng điều chế đường xuống 64 256 QAM Bài tập lớn môn kỹ thuật phát truyền hình - Dữ liệu truyền kênh phổ tần MHz tồn với tín hiệu khác mạng cáp - Định dạng điều chế đường lên QPSK 16 QAM 2.2.2 Tiêu chuẩn DOCSIS 1.1 Đầy đủ tiêu chuẩn DOCSIS 1.0 Các tính nâng cao DOCSIS 1.1:  Hỗ trợ điện thoại thay đổi DOCSIS 1.1  Có tiêu chuẩn chất lượng dịch vụ: Trong DOCSIS 1.1 dịch vụ nhận hiệu suất đảm bảo dựa thông số chất lượng dịch vụ mà DOCSIS 1.0 khơng có Đa dịch vụ lưu lượng phân loại  Thêm bảo mật sở (BPI+ - baseline privacy plus): Xác thực CM (cable modem) với chứng nhận số Các key dài dùng số thuật toán  Đảm bảo mã tải xuống: Sử dụng chứng nhận PKCS (Public Key Cryptography Standards) mã đăng nhập hình ảnh 2.2.3 Tiêu chuẩn DOCSIS 2.0 Đầy đủ tiêu chuẩn DOCSIS 1.1 Các tính nâng cao DOCSIS 2.0:  Tăng băng thông đường lên  Giảm nhiễu đường lên  Độc quyền tính “Thế hệ tiếp theo” như: o Cải thiện nhiều việc giải mã đường lên o Loại bỏ nhiễu xâm nhập đường lên o Điều chế QAM cao đường lên đường xuống 2.2.4 Tiêu chuẩn DOCSIS 3.0 Đầy đủ tiêu chuẩn DOCSIS 2.0 Các tính nâng cao DOCSIS 3.0:      Nâng cao đường xuống PHY (physical layer) Tăng băng thông đường lên đường xuống sử dụng kênh liên kết Hỗ trợ IPV6 Nâng cao việc bảo mật Nâng cao Multicast 2.2.5 Tiêu chuẩn DOCSIS 3.1 Đầy đủ tiêu chuẩn DOCSIS 3.0 Các tính nâng cao DOCSIS 3.1:  Mã hóa kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp  Tăng phổ dịng xuống sử dụng  Tăng phổ ngược dịng sử dụng Bài tập lớn mơn kỹ thuật phát truyền hình        Hỗ trợ mở rộng lên 4-6k QRAM Cải thiện sửa lỗi môi trường tỷ lệ tín hiệu nhiễu (SNR) Tương thích hồn tồn ngược Cải thiện tần số vô tuyến Cải thiện hiệu mạng Giảm độ trễ gói Tính chế độ ngủ 2.2.6 Tiêu chuẩn DOCSIS 4.0 Đầy đủ tiêu chuẩn DOCSIS 3.1 Các tính nâng cao DOCSIS 4.0:  Giới hạn tốc độ ngược dòng nâng cao 6Gbps  Cải thiện tốc độ ngược dòng xi dịng, nhờ vào dải phổ rộng để làm việc  Cải thiện hỗ trợ AQM (Active Queue Management) để phân bổ liệu băng thông tốt  Bảo mật nâng cao 2.2.7 Sự khác biệt tất tiêu chuẩn DOCSIS Thông số DOCSIS 1.0 Giới hạn tốc độ 10Mbps ngược dòng Giới hạn tốc độ 40Mbps xi dịng Ngày 1996 phát hành Thơng số kỹ thuật Truy cập internet tiêu chuẩn DOCSIS 1.1 DOCSIS 2.0 DOCSIS 3.0 DOCSIS 3.1 DOCSIS 4.0 10Mbps 30Mbps 200Mbps 1,5Gb/giâ y 6Gb/giây 40Mbps 40Mbps 1Gb/giây 10Gb/giây 10Gb/giâ y 1999 2001 2006 2013 2019 Liên kết kênh, IPV6, Hiệu suất tốt thời gian giao thoa Cải thiện khả truyền dẫn Hỗ trợ kênh OFDM băng rộng Mọi thứ phiên DOCSIS khác; Tốc độ tải lên cao hơn; Kênh rộng Internet + VoIP + Tải lên Gaming + tốt Streamin g Bài tập lớn môn kỹ thuật phát truyền hình 2.3 Các thành phần hệ thống thiết bị mạng CATV 2.3.1 Node quang Sơ đồ khối cửa node quang cổng Hình 2.6: Sơ đồ khối node quang cổng Cấu tạo node quang cổng gồm khối sau:  Khối 01: Khối thu quang (modul chuyển đổi O/E) có chức thu tín hiệu quang đến sau chuyển thành tín hiệu cao tần RF Đối với node quang đại node quang có hai khối thu quang ( khối thu quang làm việc cịn khối thu quang dự phịng, cấu hình 1+1) Bước sóng làm việc dải 1280nm đến 1610nm  Khối 02: Khối khơi phục tín hiệu RF đường xuống: bao gồm chia tín hiệu RF có chức chia tín hiệu cho cổng node quang, điều chỉnh suy hao EQ ATT có chức điều chỉnh mức tín hiệu RF phù hợp với yêu cầu đầu khuếch đại có chức khuếch đại tín hiệu  Khối 03: Khối khuếch đại công suất trước đưa đầu  Khối 04: Khối Diplexer ba cổng (bộ lọc thơng): có chức lọc tín hiệu đường xuống đường lên Tín hiệu có đường xuống theo cổng H (Hight) đường lên theo cổng L (Low)  Khối 05: Các rẽ tín hiệu TP (Test Point): đầu kiểm tra lại, đầu có đầu kiểm tra tín hiệu trích khối chia tín hiệu RF, thơng Bài tập lớn mơn kỹ thuật phát truyền hình thường mức tín hiệu vị trí thấp 20dBμV so với đầu (đầu output) Từ RF1 đến RF4 thứ tự cổng tín hiệu node quang  Khối 06: Khối ghép tín hiệu RF khối kết hợp (Combiner) tín hiệu từ hai cổng theo hướng lên (Hướng trở trung tâm)  Khối 07: Khối khơi phục tín hiệu RF đường lên: bao gồm ghép tín hiệu RF, điều chỉnh suy hao EQ ATT làm việc dải tần số từ 5MHz đến 65MHz, lọc thông thấp L (Low), có chức ghép tín hiệu ngược dịng cổng node quang, khuếch đại tín hiệu RF ngược dịng, điều chỉnh mức tín hiệu RF phù hợp để điều chế cho khối phát quang ngược dòng  Khối 08: Khối phát quang (modul chuyển đổi E/O) có chức chuyển đổi tín hiệu RF ngược dịng thành tín hiệu quang, tín hiệu quang truyền CMTS HEADEND Nguồn quang sử dụng bước sóng 1310nm có cơng suất khoảng 1mw Nguyên lý hoạt động node quang Tín hiệu quang đầu vào qua chuyển đổi quang điện chuyển thành tín hiệu cao tần (RF), tín hiệu RF thu đưa vào khuếch đại RF Sau tín hiệu cao tần (RF) qua chia tín hiệu chia thành hai hướng vào hai khối tương tự Tại tín hiệu khôi phục lại nhờ suy hao khuếch đại lên đưa vào chia, tín hiệu lại tiếp tục chia thành hai hướng vào khuếch đại cơng suất trước đưa cổng Tín hiệu hướng xuống qua khối Diplexer qua cổng H cổng Cịn tín hiệu cao tần hướng lên (đi từ phía thuê bao truyền hệ thống mạng cáp đồng trục đến cổng node quang) qua cổng L vào khối Combiner kết hợp với tín hiệu đến từ cổng khác qua lọc, lọc lọc lấy khoảng tín hiệu băng tần hướng lên (5MHz ÷ 65MHz) sau khuếch đại đưa vào khối phát quang Tại tín hiệu cao tần RF chuyển thành tín hiệu quang để truyền trung tâm sợi cáp quang Chức node quang Chức node quang chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu cao tần RF ngược lại Cùng lúc khuếch đại tín hiệu điều chỉnh lại tín hiệu tương tự tín hiệu máy phát Vì tín hiệu truyền sợi quang bị suy hao xung bị giãn tượng tán sắc sợi quang mà đặc biệt truyền sợi đơn mode nên ảnh hưởng lại lớn Chúng làm suy giảm chất lượng tín hiệu cần điều chỉnh khuếch đại Tín hiệu vào node quang nằm khoảng từ -2.5dBm ÷ +2dBm tín hiệu thơng thường node quang khoảng 108dBμV Khoảng bước sóng hoạt động từ 1280 ÷ 1610nm, truyền hình cáo CATV dùng cửa sổ quang 1310nm 1550nm để có suy hao sợi quang thấp Bài tập lớn mơn kỹ thuật phát truyền hình 2.3.2 Bộ khuếch đại RF Đặc điểm: Bộ khuếch đại đường truyền bù lại suy hao tín hiệu, chúng đóng vai trò quan trọng thiết kế hệ thống Mỗi khuếch đại có chứa ổn định để bù lại cho suy hao tần số khác Trong hệ thống truyền hình cáp thường sử dụng khuếch đại cầu Với trở kháng lớn tín hiệu từ đường trung chuyển lấy mà khơng ảnh hưởng đến chất lượng tồn kênh truyền Bộ khuếch đại có yêu cầu cao độ ổn định tích lũy độ suy hao nhiều thành phần mắc nối tiếp:  Chúng phải làm việc phạm vi dải tần rộng, hệ số khuếch đại phải đạt giá trị phù hợp miền tần số cao  Bộ ổn định có khả bù lại suy giảm theo tần số cách phù hợp  Bộ khuếch đại có đặc tuyến tuyến tính cao để tránh xun âm  Tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại đặc tuyến tần số để bù lại thay đổi nhiệt độ  Tỷ số CNR riêng khuếch đại phải đủ lớn để chống mức nhiễu tầng khuếch đại Có ba loại khuếch đại sử dụng mạng CATV HFC tuỳ thuộc vào vị trí chúng:  Bộ khuếch đại trung kế  Bộ khuếch đại fidơ  Bộ khuếch đại đường dây 2.3.2.1 Bộ khuếch đại trung kế Được đặt điểm suy hao lên tới 20  22dB tính từ khuếch đại trước đó, mức đầu thường khoảng 30  36 dBmV Ưu điểm Mức CNR cao (300MHz) Vì cáp đồng trục truyền dẫn tổn hao phụ thuộc nhiều vào tần số nên biên độ tín hiệu Video phát cần phải giữ cân nhằm trì đồng tồn vùng phổ tín hiệu RF phát Các giữ cân đường xuống thiết kế để bù cho đoạn cáp đồng trục có độ dài cố định Bằng cách tăng suy hao tần số thấp, cân cho phép khuếch đại trung kế trì mức khuếch đại thích hợp với khoảng tần số phổ tín hiệu truyền dẫn Ngồi ra, số khuếch đại trung kế cịn trang bị cân dự đoán trước (Bode Equalizer) để bù tổn hao cáp gây thay đổi nhiệt độ: Bài tập lớn môn kỹ thuật phát truyền hình Hình 2.7: Sơ đồ khối đơn giản khuếch đại trung kế Các khuếch đại trung kế thường dùng mạch tự điều chỉnh hệ số khuếch đại (AGC: Automatic Gain Control) Khoảng điều chỉnh chênh lệch mức khuếch đại thường khoảng  10dB Các khối AGC khuếch đại trung kế tách tín hiệu mẫu kênh hoa tiêu đầu khuếch đại, tín hiệu mẫu thường dùng để tạo mức điện áp phù hợp để điều khiển mức khuếch đại (Gain) độ dốc (Slope) đặc tuyến khuếch đại, tần số hoa tiêu chuẩn khác nhà sản xuất Tất khuếch đại truyền hình cáp dùng số mạch khuếch đại đẩy kéo để giảm thiểu hài méo bậc hai 2.3.2.2 Bộ khuếch đại fidơ Được sử dụng không để phát xuống nhữnh kênh tín hiệu Video tới khuếch đại trung kế mà cịn chia tín hiệu tới fidơ cáp khác (thường cáp fidơ) Mức tín hiệu thường khoảng 40  50dBmV(cao 12dB so với khuếch đại trung kế) Tuy nhiên, đầu có méo phi tuyến mức độ cao so với khuếch đại trung kế 2.3.2.3 Bộ khuếch đại đường dây Khoảng cách khuếch đại khoảng 120m  130m, đặt phía gần thuê bao Để giảm hiệu ứng méo phi tuyến tín hiệu Video phát trì đồng tồn dải tần tín hiệu, tối đa sử dụng  khuếch đại đường dây, tuỳ thuộc vào số lượng Tap (bộ trích tín hiệu) khuếch đại đường dây dải rộng Trong hệ thống CATV hai chiều có sử dụng thiết bị đăc biệt lọc Diplexer (hình 2.8) cho phép tách riêng tín hiệu đường lên đường xuống Tại hệ thống truyền hình cáp Bắc Mỹ kênh tín hiệu đường lên đặt dải tần số  65MHz Dải tần số tín hiệu đường xuống 70  862MHz Diplexer có độ cách ly dải tần khoảng 60dB Bài tập lớn mơn kỹ thuật phát truyền hình Hình 2.8: Minh họa đơn giản diplexer Diplexer thiết bị có ba cổng: cổng H, Cổng L, Cổng chung C Đường từ cổng chung C tới cổng thấp L lọc thơng thấp cho phép tín hiệu đường lên băng tần thấp phát Đường từ cổng chung C tới cổng cao H lọc thông cao cho phép phát kênh tín hiệu đường xuống Trong khuếch đại đường dây (khuếch đại trung kế khuếch đại cầu) tín hiệu đường xuống chuyển qua cổng H, tín hiệu đường lên chuyển qua cổng L 2.3.3 Bộ chia định hướng mạng trục Khoảng tần số hoạt động: 5-1000MHz Có cấu tạo vỏ thép chống gỉ sơn phủ lớp vỏ mạ crôm để sử dụng tốt điều kiện trời với cổng In/Out có cao su chống thấm nước Cổng In/Out loại 5/8” với cấu tạo đồng chống ăn mòn Chủng loại thiết bị Suy hao Bộ chia mạng trục – splitter (S) S2 In-Out 3,5 dB S3 In-Out 6,5 dB S3UB In-Out (H) In-Out (L) dB dB Bộ chia định hướng mạng trục - Directional Coupler (DC) DC DC 12 DC 16 In-out In-Tap In-out In-Tap In-out dB dB dB 12 dB 1,5 dB Bài tập lớn môn kỹ thuật phát truyền hình In-Tap 16 dB In-out dB DC 20 In-Tap 20 dB 2.3.4 Bộ chia nhiều cổng mạng trục  Khoảng tần số hoạt động: 5-1000MHz  Có cấu tạo vỏ thép chống gỉ sơn phủ lớp vỏ mạ crôm để sử dụng tốt điều kiện ngồi trời với cổng In/Out có gioăng cao su chống ẩm, nước  Cổng vào/ra (In/Out port) loại 5/8”, cổng nhánh (Tap port) loại “F” với cấu tạo đồng chống gặm nhấm, ăn mòn Chủng loại thiết bị Suy hao Bộ chia mạng trục: cổng Out cổng nhánh MT2-4 dB MT2-8 dB MT2-12 12 dB MT2-14 14 dB MT2-16 16 dB MT2-20 20 dB MT2-24 22 dB MT2-26 24 dB Bộ chia mạng trục cổng Out cổng nhánh MT4-8 dB MT4-10 10 dB MT4-12 12 dB MT4-14 14 dB MT4-16 16 dB MT4-20 20 dB MT4-24 24 dB MT4-26 26 dB Bộ chia mạng trục cổng Out cổng nhánh MT8-12 12 dB MT8-14 14 dB MT8-16 16 dB MT8-20 20 dB MT8-24 24 dB Bài tập lớn môn kỹ thuật phát truyền hình MT8-26 2.3.5 Bộ chia mạng nhánh 26 dB  Khoảng tần số hoạt động: 5-1000MHz  Có cấu tạo vỏ kẽm đúc khuôn hàn thiếc kín  Cổng vào/ra loại “F” với cấu tạo đồng chống gặm nhấm, ăn mịn  Khơng cho nguồn điện qua Chủng loại thiết bị Suy hao Bộ chia mạng nhánh - Indoor Splitter (IS) IS2 In-out 3,5 dB IS3 In-out 6,5 dB IS4 In-out dB ISV6 In-out 10 dB ISV8 In-out 12 dB 2.3.6 Bộ chia nhiều cổng mạng nhánh  Khoảng tần số hoạt động: 5-1000MHz  Có cấu tạo vỏ kẽm đúc khn hàn thiếc kín  Cổng vào/ra loại “F” với cấu tạo đồng chống gặm nhấm, ăn mịn  Khơng cho nguồn điện qua Chủng loại thiết bị Bộ chia mạng nhánh - Indoor Tap/1-way IT1-6 IT1-8 IT1-10 IT1-12 IT1-14 IT1-16 Suy hao dB dB 10 dB 12 dB 14 dB 16 dB Bài tập lớn môn kỹ thuật phát truyền hình IT1-18 IT1-20 Bộ chia mạng nhánh - Indoor Tap/2-way IT2 – IT2 - 10 IT2 - 12 IT2 - 14 IT2 - 16 IT2 - 18 IT2 - 20 IT2 - 22 Bộ chia mạng nhánh - Indoor Tap/3-way IT3 - 10 IT3 - 12 IT3 - 14 IT3 - 16 IT3 - 18 IT3 - 20 IT3 - 22 IT3 - 24 Bộ chia mạng nhánh - Indoor Tap/4-way IT4 - 10 IT4 - 12 IT4 - 14 IT4 - 16 IT4 - 18 IT4 - 20 IT4 - 22 IT4 - 24 Bộ chia mạng nhánh - Indoor Tap/8-way 18 dB 20 dB dB 10 dB 12 dB 14 dB 16 dB 18 dB 20 dB 22 dB 10 dB 12 dB 14 dB 16 dB 18 dB 20 dB 22 dB 24 dB 10 dB 12 dB 14 dB 16 dB 18 dB 20 dB 22 dB 24 dB IT8 – 14 14 dB IT8 – 16 16 dB IT8 – 18 18 dB IT8 – 20 20 dB IT8 – 22 22 dB IT8 – 24 24 dB IT8 - 26 26 dB Bài tập lớn môn kỹ thuật phát truyền hình KẾT LUẬN Trong tình hình kinh tế nước ta thời kỳ mở hội nhập nên nhu cầu cập nhật thông tin ngày cao Trinh độ dân trí người dân ngày cao nên đòi hỏi nhu cầu giải trí ngày cao Mà thực tế kênh truyền hình quảng bá khơng thể đáp ứng kịp phát triển nhu cầu giải trí người dân Do phát triển cơng nghệ truyền hình cáp hữu tuyến tất yếu Nhìn chung tiểu luận nhóm chúng em cung cấp cho người đọc nhìn khái quát công nghệ truy nhập cạnh tranh truyền hình cáp Nắm bắt mạng CATV có cấu trúc hoạt động nó, cung cấp kiến thức loại tiêu chuẩn DOCSIS giới thiệu cho người đọc thành phần hệ thống mạng CATV thơng số Một lần nhóm 05 chúng em xin trân thành cảm ơn ! Sinh viên nhóm 05 Nguyễn Chí Vũ Nguyễn Phương Nam Nguyễn Bá Long