Tiểu luận môn học phát thanh và truyền hình (2)

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG Khoa Viễn thông BÀI TIỂU LUẬN Kỹ thuật phát thành truyền hình Đề tài: “Truyền hình cáp HFC” Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Thanh Nga Nhóm tiểu luận: Nhóm 21 Sinh viên thực hiện: Bùi Tuấn Thành - B18DCVT398 Nguyễn Minh Tuấn - B18DCVT382 Nguyễn Văn Sơn - B18DCVT350 Ngày nộp: 26/5/2022 Tiểu luận Phát truyền hình Hà Nội, tháng 05 năm 2022 Phân công công việc nhóm - Các thành viên có trao đổi nội dung - Bản word: Bùi Tuấn Thành - Slide báo cáo: Nguyễn Minh Tuấn - Thuyết trình: Nguyễn Văn Sơn Tiểu luận Phát truyền hình Lời mở đầu Những năm gần truyền hình quảng bá không đáp ứng kịp tăng nhu cầu thưởng thức chương trình truyền hình chất lượng cao, nội dung phong phú tiến công nghệ, truyền hình cáp tạo bước phát triển mạnh mẽ Lợi ích truyền hình cáp xã hội như: Làm giảm số hộ gia đình thu sóng truyền hình anten trời, bảo đảm mỹ quan thành phố khu dân cư, nâng cao chất lượng hình ảnh, âm thanh; Tăng số kênh phục vụ để đáp ứng nhu cầu, thị hiếu nhân dân Kết hợp với mạng internet cung cấp dịch vụ gia tăng khác Bước sang kỷ 21, đòi hỏi người xem khơng chương trình truyền hình quảng bá mà cịn có nhu cầu nhận thơng tin tức thời diễn biến, biến cố xảy lúc nơi giới, kể đòi hỏi học tập giải trí, giao dịch mua sắm thiết bị truyền hình Ngồi khán giả cịn có nhu cầu khác nhau, thời gian khác yêu cầu đáp ứng nhu cầu riêng lẻ Hiện Truyền hình cáp đáp ứng yêu cầu Hiện truyền hình cáp phát triển mạnh mẽ thành phố lớn Nhóm chúng em tìm hiểu đề tài: “ Truyền hình cáp HFC” với nội dung: Chương I: Tổng quan truyền hình cáp Chương II: Truyền hình cáp HFC Do thời gian kiến thức nhiều hạn chế nên tiểu luận ko thể tránh khỏi thiếu sót Nhóm mong nhận góp ý Nhóm xin trân thành cảm ơn! Tiểu luận Phát truyền hình MỤC LỤC Danh mục hình vẽ Thuật ngữ viết tắt CATV DFB FDM HFC HFPC MMDS RF STB Community Access Television Distributed Feedback laser Frequency Division Multipexing Hybird Fiber/Coaxial network Hybrid Fiber Passive/ Coaxial netvvork Multipoint Multichanel Distribution Service Radio Frequency Set top box Truyền hình cáp Laser hồi tiếp phân tán Ghép kênh phân chia theo tần số Mạng lai cáp quang/cáp đồng trục Mạng HFC thụ động Dịch vụ phân phối đa kênh đa điểm Tần số cao tần Đầu thu tín hiệu số Tiểu luận Phát truyền hình Tổng quan truyền hình cáp I 1.1 Khái niệm truyền hình cáp Truyền hình cáp hay CATV(Community Access 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 cáp quang công nghệ truyền dẫn cáp Truyền dẫn cáp công nghệ truyền dẫn vô tuyến thông qua cáp, cáp sử dụng cáp quang hay cáp đồng trục Đồng thời tín hiệu truyền dẫn tín hiệu kỹ thuật số, đầu cuối cần có thu giải mã Thường tín hiệu thu đầu thuê bao lớn tín hiệu truyền từ vệ tinh tương đối ổn định, truyền môn trường đồng nên chiu sóng phản xạ tương đối mạnh tượng không phối hợp trở kháng hồn tồn 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 nguyên 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 chuyển 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 Với việc sử dụng cáp cho truyền dẫn, truyền hình cáp mang có số ưu điểm so với truyền thông vi ba: Phổ tần số thường sử dụng mạng CATV 87-860MHz, với độ rộng phổ mạng truyền hình cáp hữu tuyến cung cấp số lượng kênh hẳn so với truyền hình cáp • Trong mạng CATV, tín hiệu truyền cáp quang cáp đồng trục hạn chế xâm nhập nhiễu giảm thiểu ảnh thời tiết lên chất lượng tín hiệu • Chất lượng mạng truyền hình cáp hữu tuyến khơng bị ảnh hưởng địa hình, khơng bị che chắn nhà cao tầng CATV đặc biệt phù hợp đô thị đông dân cư • Mạng CATV khơng sử dụng anten góp phần tăng vẻ mỹ quan cho thành phố - Có thể tích hợp dịch vụ cộng thêm: thoại, internet, video on demand, mạng truyền hình cáp • Bên cạnh việc sử dụng cáp dẫn gây số nhược điểm cho truyền hình cáp: Việc triển khai mạng cáp hữu tuyến tốn nhiều chi phí, thời gian cơng sức - Mạng cáp CATV phù hợp với khu đông dân cư triển khai cho khu vực rộng lớn • Mặc dù chất lượng tín hiệu mạng cáp tốt sử dụng công nghệ analog nên nhiều so với truyền kỹ thuật số • 1.2 Cấu trúc mạng truyền hình cáp Thiết bị thuê bao (Customer system) phân phối tín hiệu (Distribution network) Hệ thống thuyết bị trung tâm (HeadendMạng system) Hình 1 Sơ đồ tổng quát hệ thống truyền hình cáp Tiểu luận Phát truyền hình • • • Hệ thống thuyết bị trung tâm (Headend system): Là nơi cung cấp, quản lý chương trình hệ thống mạng truyền hình cáp Đây nơi thu thập thơng tin quan sát trạng thái, kiểm tra hoạt động mạng cung cấp tín hiệu điều khiển Đối với hệ thống mạng hệ thống thiết bị trung tâm cịn có thêm khả mã hóa tín hiệu quản lý truy nhập, tính cước truy nhập, giao tiếp với mạng viễn thông mạng Internet… • Mạng phân phối tín hiệu (Distribution network): Là mơi trường truyền dẫn tín hiệu từ trung tâm mạng tới thuê bao Tùy theo đặc trưng truyền hình cáp mà có mơi trường truyền dẫn khác Đối với truyền hình cáp CATV mơi trường truyền dẫn cáp hữu tuyến: cáp quang, cáp đồng trục, cáp xoắn… Mạng phân phối truyền hình cáp hữu tuyến có khả nhận tín hiệu từ thiết bị trung tâm, điều chế, khuếch đại truyền tín hiệu vào mạng cáp Các thiết bị khác mạng có nhiệm vụ khuếch đại, cấp nguồn phân phối tín hiệu truyền hình tới thiết bị th bao Hệ thống mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp có vai trị quan trọng: - Quyết định đến đối tượng dịch vụ Khoảng cách phục vụ Số thuê bao sử dụng dịch vụ Khả mở rộng cung cấp mạng • Thiết bị thuê bao (Customer system): Đối với truyền hình cáp sử dụng cơng nghệ tương tự, thiết bị thuê bao máy thu hình, thu tín hiệu từ mạng phân phối tín hiệu Với mạng truyền hình cáp sử dụng cơng nghệ đại thiết bị thuê bao gồm chia tín hiệu, thu tín hiệu truyền hình cáp dẫn Các tín hiệu có nhiệm vụ thu tín hiệu đưa đến TV, thiết bị đầu cuối để thuê bao sử dụng dịch vụ mạng chương trình TV, truy cập Internet, truyền liệu… 1.3 Kiến trúc mạng truyền hình cáp Truyền hình cáp hệ thống cáp dùng chung sử dụng cấu trúc liên kết dạng nhánh nhiều hộ gia đình khu phố chia sẻ cáp Cấu trúc liên kết hệ thống CATV minh họa Hình 1.2 Tiểu luận Phát truyền hình Hình Kiến trúc mạng truyền hình cáp Các chương trình thu từ vệ tinh viba headend, headend thực nhiệm vụ: - Thu chương trình (như từ NBC, CBS mạng cáp MTV&ESPN) Chuyển đổi kênh đến tần số RF mong muốn, ngẫu nhiên hóa kênh Kết hợp tần số vào kênh đơn tương tự băng rộng (ghép kênh RDM) Phát quảng bá kênh tương tự tổng hợp xuống cho thuê bao Hệ thống mạng truyền dẫn bao gồm: - Cáp trung kế (Trunk cable) Các Fido cáp rẽ nhánh từ cáp trung kế Cáp thuê bao (Drop cable): nối từ Tap đến thuê bao hộ gia đình Lưu lượng Video tổng đường xuống phát từ headend đưa tới cáp trung kế Đế cung cấp cho toàn vùng, chia tín hiệu (spliter) chia lưu lượng tới cáp nhánh fidơ từ cáp trung kế Tín hiệu đưa đến thuê bao trích từ cáp nhánh (fidơ cáp) nhờ trích tín hiệu Tap Mức tín hiệu suy hao tỷ lệ với bình phương tần số trung tâm truyền qua cáp trục (cáp trung kế, cáp fidơ cáp thuê bao) Do tín hiệu tần số cao suy hao nhanh so với tần số thấp Đó lý nhà cung cấp mong muốn kênh Mức tín hiệu bị suy giảm qua spliter Tap Mức tín hiệu suy hao tỷ lệ với bình phương tần số trung tâm truyền qua cáp trục (cáp trung kế, cáp fidơ cáp thuê bao) Do tín hiệu tần số cao Tiểu luận Phát truyền hình suy hao nhanh so với tần số thấp Đó lý nhà cung cấp mong muốn kênh Mức tín hiệu bị suy giảm qua spliter Tap Trên đường tín hiệu, khuếch đại tín hiệu đặt khoảng cách phù hợp để khơi phục tín hiệu bị suy hao Các khuếch đại cấp nguồn nhờ cấp nguồn đặt rải rác đường cáp, nguồn nuôi từ mạng điện sở Các khuếch đại xa nguồn cấp nguồn cáp đồng trục: dòng điện chiều cộng chung vói tín hiệu nhờ cộng Đến khuếch đại, dòng chiều tách riêng để cấp nguồn cho khuếch đại Việc giữ cho công suất cân cho tất thuê bao vấn đề khó Để giải nhược điểm trên, nhà cung cấp tới ý tưởng sử dụng cáp quang thay cho cáp trung kế đồng trục Tồn hệ thống có cáp quang cáp đồng trục gọi mạng lai cáp quang đồng trục (mạng lai HFC) Yêu cầu hệ thống quang tương tự trì tương thích với thiết bị cáp kim loại có Truyền hình cáp HFC II 2.1 Tổng quan mạng HFC 2.1.1 Khái niệm Mạng HFC (Hybrid Fiber/Coaxial netvvork) mạng lai cáp quang cáp đồng trục, sử dụng đồng thời cáp quang cáp đồng trục để truyền phân phối tín hiệu Việc truyền tín hiệu từ trung tâm đến node quang cáp quang, từ node quang đến thuê bao cáp đồng trục 2.1.2 Nguyên nhân đời mạng HFC Mạng cáp TV truyền thống trước dùng thiết bị điện cáp đồng trục khuếch đại Chính mà chất lượng tín hiệu bán kính phục vụ thấp, khơng đáp ứng nhu cầu người xem chất lượng hình ảnh dịch vụ Mạng HFC khắc phục nhược điểm cách nối cáp quang từ trung tâm đến loạt điểm phân phối quang Tại điểm phân phối này, tín hiệu quang chuyển thành tín hiệu điện cáp đồng trục sử dụng để kết nối đến thuê bao khác, ưu điểm HFC là: Dải thơng cực lớn, suy hao tín hiệu thấp, bị nhiễu điện từ, chống lão hóa ăn mịn hóa học tốt + Cho phép truyền tín hiệu có tần số hàng trăm THz + Độ ổn định chất lượng dịch vụ mạng nâng cao (VOD, VoIP + Internet) + Tính kinh tế cao Tiểu luận Phát truyền hình 2.1.3 Cấu trúc mạng HFC Hình Kiến trúc mạng HFC Mạng HFC chia thành ba mạng gồm: - Mạng truyền dẫn Mạng phân phối Mạng truy nhập Mạng truyền dẫn bao gồm hệ thống cáp quang Hub cấp, nhiệm vụ truyền dẫn tín hiệu từ Headend đến khu vực xa Các Hub sơ cấp có chức thu/phát quang từ/đến node quang chuyển tiếp tín hiệu quang đến Hub khác Mạng phân phối tín hiệu bao gồm hệ thống cáp quang, Hub thứ cấp node quang Tín hiệu quang từ Hub chuyển thành tín hiệu điện node quang để truyền tín hiệu đến thuê bao Ngược lại trường hợp mạng chiều, tín hiệu từ mạng truy nhập thu node quang chuyển thành tín hiệu quang để truyền đến Hub Headend Mạng truy nhập bao gồm hệ thống cáp đồng trục, thiết bị thu phát cao tần có nhiệm vụ truyền tải tín hiệu cao tần RF node quang thiết bị thuê bao Thông thường bán kính phục vụ mạng truy nhập tối đa khoảng 300m 2.1.4 Hoạt động mạng HFC Tín hiệu Video tương tự số từ nguồn khác như: Các phát đáp vệ tinh, nguồn quảng bá mặt đất, Video sever đưa tới Headend trung tâm Tại tín hiệu ghép kênh truyền qua Ring sợi đơn mode (SMF) Tín hiệu truyền từ Headend trung tâm tới thông thường Hub sơ cấp Mỗi Hub sơ cấp cung cấp tín hiệu cho khoảng 150.000 th bao Có khoảng hub thứ cấp Headend nội hạt, hub thứ cấp cung cấp cho khoảng 25000 thuê bao Hub thứ cấp sử dụng để phân phối phụ thêm tín Tiểu luận Phát truyền hình hiệu video tương tự số ghép kênh với mục đích giảm việc phát kênh video Headend sơ cấp thứ cấp khác Các kênh số tương tự headend trung tâm chia xẻ sử dụng mạng Backbone 2.1.5 Ưu nhược điểm mạng HFC Việc sử dụng cáp quang để truyền tín hiệu, mạng HFC có ưu điểm vượt trội cáp quang so với phương tiện truyền dẫn khác: - - - - Dải thơng cực lớn, suy hao tín hiệu thấp, bị nhiễu điện từ, chống lão hóa ăn mịn hóa học tốt Với sợi quang sản xuất với công nghệ đại ngày nay, sợi quang cho phép truyền tín hiệu có tần số lên tới hàng trăm THz Đây dải thơng tín hiệu vơ lớn, đáp ứng yêu cầu dải thông đường truyền mà không phương tiện truyền dẫn khác có Tín hiệu quang truyền sợi quang chủ yếu nằm cửa sổ bước sóng quang 1310 nm 1550 nm Đây cửa sổ có suy hao tín hiệu nhỏ: 0,3 dB/km với bước sóng 1310 nm 0,2 nm với bước sóng 1550 nm Trong với sợi cáp đồng trục loại suy hao thấp phải 43 dB/km tần số GHz Tín hiệu truyền sợi cáp tín hiệu quang, khơng bị ảnh hưởng nhiễu điện từ từ môi trường dẫn đến đảm bảo chất lượng tín hiệu đường truyền Các sợi quang vật liệu khơng bị ăn mịn hóa học dẫn đến tuổi thọ sợi cao Có khả dự phịng trường hợp sợi quang bị đứt Trước mạng truy nhập thường sử dụng thiết bị tích cực khuếch đại tín hiệu nhằm bù suy hao cáp để truyền tín hiệu xa Với mạng truy nhập đồng trục, cung cấp dịch vụ chiều, khuếch đại cần tích hợp phần tử khuếch đại tín hiệu cho tín hiệu ngược dòng dẫn đến độ ổn định mạng giảm Một mạng HFC sử dụng thiết bị cao tần thụ động gọi mạng HFC thụ động HFPC (Hybrid Fiber/Passive Coaxial) Sử dụng mạng truy nhập thụ động hoàn toàn tạo ưu điểm sau: - - - - Chất lượng tín hiệu nâng cao khơng sử dụng khuếch đại tín hiệu mà hoàn toàn dùng thiết bị thụ động nên tín hiệu tới th bao khơng bị ảnh hưởng nhiễu tích tụ khuếch đại Sự cố mạng giảm nhiều dẫn đến tăng độ ổn định chất lượng phục vụ mạng trục trặc mạng truyền hình cáp phần lớn xảy khuếch đại thiết bị ghép nguồn cho chúng Các thiết bị thụ động có khả truyền tín hiệu theo chiều độ ổn định mạng cao cung cấp dịch vụ chiều Sử dụng hoàn toàn thiết bị thụ động giảm chi phí lớn cho việc cấp nguồn bảo dưỡng, thay sửa chữa thiết bị tích cực dẫn đến giảm chi phí điều hành mạng Nếu sử dụng mạng đồng trục thụ động, số lượng thuê bao node quang giảm đi, dẫn đến dung lượng đường truyền cho tín hiệu hướng lên tăng lên, tạo khả cung cấp tốt dịch vụ chiều tốc độ cao cho thuê bao 10 Tiểu luận Phát truyền hình Tuy nhiên, mạng truy nhập cáp đồng trục thụ động HFPC có số nhược điểm sau: - Do không sử dụng khuếch đại tín hiệu cao tần, tín hiệu suy hao cáp không bù dẫn đến hạn chế lớn bán kính phục vụ mạng Do khơng kéo cáp đồng trục xa, số lượng thuê bao phục vụ node quang giảm Để phục vụ số lượng thuê bao lớn sử dụng khuếch đại tín hiệu, cần kéo cáp quang đến gần thuê bao tăng số node quang dẫn đến tăng chi phí lớn cho mạng 2.2 Công nghệ truyền dẫn mạng HFC 2.2.1 Mạng truyền dẫn phân phối Hình 2 Cấu trúc mạng truyền dẫn phân phối HFC 2.2.1.1 Cấu tạo hoạt động Headend a) Cấu tạo Headend 11 Tiểu luận Phát truyền hình Hình Trung tâm Headend - - - Khối RF/IF khối chuyển đổi từ tín hiệu cao tần (RF) truyền hình quảng bá lên tín hiệu trung tần (IF) hệ thống truyền hình cáp (hay cịn gọi upconverter) Khối thu tín hiệu vệ tinh khối có chức chuyển đổi từ tín hiệu vệ tinh (là hai tín hiệu audio video tách biệt) có tần số cao xuống tín hiệu trung tần (IF) hệ thống truyền hình cáp (gọi downconverter) Khối IF/IF lọc trung tần có chức lọc tần số kênh truyền hình cần thu Khối IF/RF khối chuyển đổi từ tín hiệu trung tần lên tín hiệu cao tần dải tần hệ thống truyền hình cáp để ghép kênh truyền lên mạng đến thuê bao 12 Tiểu luận Phát truyền hình - - Khối combiner khối kết hợp kênh hay gọi khối ghép kênh có chức ghép kênh truyền hình thu từ truyền hình quảng bá từ vệ tinh vào dải tần đường xuống (65MHz ~ 862MHz) hệ thống truyền hình cáp theo phương thức ghép kênh theo tần số (FDM) Khuếch đại RF khuếch đại tín hiệu cao tần trước đưa vào chia tín hiệu cao tần để vào máy phát Máy phát quang có chức chuyển đổi từ tín hiệu điện thành tín hiệu quang ghép vào sợi quang để truyền Hình Sơ đồ khối Headend b) Hoạt động Headend Các chương trình quảng bá mặt đất (VTV1, VTV2, VTV3, …) thu qua anten VHF (very hight friquency), kênh truyền hình thu qua anten riêng, kênh truyền hình thu sau đưa vào khối chuyển đổi từ tín hiệu cao tần RF thành tín hiệu trung tần IF (upconverter) Lúc tín hiệu thu từ anten dải tần bao gồm kênh tín hiệu cần thu kênh tín hiệu khác lọt vào (ví dụ: anten VHF cần thu kênh VTV3 tín hiệu thu có kênh khác HTV, VTV2) Tín hiệu trung tần chung đưa qua lọc trung tần để lọc lấy kênh tín hiệu cần thu (VTV3) Mỗi lọc trung tần điều chỉnh để thu kênh tín hiệu Tín hiệu trung tần khỏi lọc có kênh Các kênh tín hiệu đổi lên tần số RF qua chuyển đổi IF/RF để tín hiệu RF nằm dải tần đường xuống mạng CATV Sau tín hiệu RF đưa vào kết hợp (combiner 16:1) để ghép kênh với kênh tín hiệu khác theo phương thức ghép kênh theo tần số (FDM: Friquency Division Multiplexing) Các tín hiệu vệ tinh thu qua anten parabol tín hiệu truyền hình bao gồm nhiều kênh ghép lại với nhau, để tách kênh thành kênh độc lập chúng chia thành nhiều đường chia vệ tinh Sau đường 13 Tiểu luận Phát truyền hình đưa vào thu vệ tinh (downconverter) để chuyển từ tần số cao thành tần số thấp, tín hiệu khỏi thu tín hiệu A/V Đây chưa phải tín hiệu mà CATV cần nên sau chúng đưa vào chuyển đổi A/V thành IF Tín hiệu tín hiệu IF trộn Audeo Video Tín hiệu trung tần kết hợp nhiều kênh tín hiệu, để lấy kênh theo yêu cầu chúng đưa qua lọc trung tần giống thu chương trình truyền hình quảng bá tín hiệu kênh tín hiệu cần thu Các kênh tiếp tục đưa vào chuyển đổi IF/RF để tín hiệu RF nằm dải tần CATV Sau đưa vào combiner 16:1 để ghép kênh với kênh truyền hình khác thu từ vệ tinh kênh truyền hình quảng bá dải tần đường xuống (70MHz ~ 862MHz) Tín hiệu tín hiệu RF ghép kênh bao gồm nhiều kênh ghép lại với Tín hiệu đưa vào máy thu hình thuê bao giải mã xem được, để truyền xa theo nhiều hướng khác đưa vào khuếch khuếch đại lên sau chia chia tín hiệu cao tần (bộ chia ký hiệu ISV IS) Tín hiệu sau chia đường đưa vào máy phát quang, tín hiệu RF chuyển thành tín hiệu quang ghép vào sợi quang để truyền đến thuê bao qua mạng HFC Các kênh tín hiệu truyền hình lấy từ nhiều nguồn khác như: Các kênh truyền hình độc quyền nước biên tập từ trung tâm sản xuất chương trình sau đưa đến trung tâm truyền hình cáp nhiều cách cáp quang, viba MMDS, viba kỹ thuật số mặt đất + Các kênh truyền hình địa phương lân cận thu lại anten Yagi băng tần VHF, UHF + Cịn kênh truyền hình quốc tế thu trực tiếp từ vệ tinh loại anten parapol băng tần C-band hay Ku-band + Hệ thống thiết bị trung tâm có nhiệm vụ cung cấp quản lý chương trình Truyền hình mạng cáp: Hệ thống thu, nhận nguồn tín hiệu trình Truyền hình sau qua q trình xử lý tín hiệu chèn quảng cáo, key chữ, mã hoá, điều chế tín hiệu chuyển sang mạng phân phối tín hiệu Các chương trình thu trực tiếp từ vệ tinh, truyền hình mặt đất, chương trình radio FM chương trình tự sản xuất Hệ thống thiết bị trung tâm bao gồm: Hệ thống kiểm tra, giám sát: Bao gồm hệ thống monitor để kiểm tra chất lượng nội dung chương trình truyền mạng cáp, hệ thống chuyển đổi nguồn tín hiệu (matrix), hệ thống điều hành toàn hoạt động trung tâm thu phát mạng phân phối tín hiệu + Hệ thống cung cấp dịch vụ gia tăng: Hệ thống cung cấp dịch vụ internet, truyền số liệu, truyền hình theo yêu cầu + Mod: Modulator – Bộ điều chế, tín hiệu đầu vào A/V, đầu RF với tần số nêu bảng tần số + COM: Combiner – Cộng tần số RF điều chế + 2.2.1.2 Cấu tạo hoạt động Node quang a) Cấu tạo Máy phát quang bao gồm khối sau: 14 Tiểu luận Phát truyền hình Bộ lập mã có chức chuyển mã đường truyền khác (RZ, NRZ, AMI…) thành mã đường truyền thích hợp đường truyền quang, thường mã Manchester + Bộ điều khiển có chức chuyển tín hiệu vào biểu diễn theo áp thành tín hiệu biểu diễn theo dịng phù hợp với nguồn laser Vì nguồn laser làm việc với tín hiệu dịng + Nguồn quang trường hợp dùng nguồn laser loại phân bố phản hồi (DFB) để nâng cao chất lượng tín hiệu + b) Hoạt động máy phát Tín hiệu cao tần RF qua lập mã (nếu tín hiệu số chuyển đổi mà đường truyền thành mã đường truyền thích hợp cho đường truyền quang thường mã Manchester) sau tín hiệu đưa vào điều khiển để chuyển tín hiệu điện áp thành tín hiệu dịng bơm thích hợp cho nguồn laser nguồn laser có chức chuyển tín hiệu điện thành tín hiệu ánh sáng ghép vào sợi quang qua nối 2.2.1.3 Node quang Node quang làm nhiệm vụ nhận tín hiệu quang từ trung tâm thu phát, chuyển đổi sang tín hiệu điện dạng RF sau khuếch đại truyền dẫn mạng cáp đồng trục để cung cấp tín hiệu cho người dân a) Cấu tạo node quang i ii iii iv v vi Khối thu quang có chức thu tín hiệu từ tuyến đến sau chuyển thành tín hiệu cao tần (RF) Khối khơi phục tín hiệu: khối bao gồm chia tín hiệu, suy hao (pad), khuếch đại, chúng Có chia tín hiệu cho cổng khác, điều chỉnh mức tín hiệu phù hợp với yêu cầu đầu khuếch đại tín hiệu Khối khuếch đại cơng suất trước đưa đầu Khối Diplexer ba cổng: có chức rẽ tín hiệu đường xuống đường lên Tín hiệu có đường xuống theo cổng H (Hight) đường lên theo cổng L (Low) Là rẽ tín hiệu (trích tín hiệu ) để kiểm tra Là khối kết hợp (Combiner) tín hiệu từ hai cổng theo hướng lên (Hướng trở trung tâm) TP (Test Point): đầu kiểm tra,tại đầu có đầu kiểm tra tín hiệu trích khối chia tín hiệu 15 Tiểu luận Phát truyền hình Hình Sơ đồ khối node quang cổng b) Nguyên lý hoạt động node quang Tín hiệu quang đầu vào chuyển thành tín hiệu cao tần (RF) qua điốt quang điện vào khuếch đại, tín hiệu cao tần (RF) chia thành hai hướng vào hai khối tương tự Tại tín hiệu khôi phục lại nhờ cân chỉnh khuếch đại lên đưa vào chia, tín hiệu lại tiếp tục chia thành hai hướng vào khuếch đại công 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) 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 (RF) chuyển thành tín hiệu quang qua điơt điện quang để truyền trung tâm sợi cáp hướng lên c) Chức node quang Chức node quang chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu cao tần (RF) ngược lại Đồng thời khuếch đại tín hiệu cân 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 cân chỉnh khuếch đại Tín hiệu vào node quang nằm khoảng –2.5dBm +2dBm tín hiệu thơng thường node quang khoảng 108dB V Khoảng bước sóng hoạt động từ 1270 1550nm, truyền hình cáp dùng cửa sổ quang 1310nm để có suy hao sợi quang thấp 16 Tiểu luận Phát truyền hình 2.2.1.4 Cáp quang Mỗi cáp quang có chứa từ 12 đến 14 sợi quang tùy theo kích cỡ loại cáp Loại sợi cáp sử dụng thường sợi đơn mode-SM có suy hao khoảng 0,4 dB/km bước sóng hoạt động l=1310 nm suy hao 0,25 dB/km l=1550 nm (mức suy hao ổn định dải nhiệt độ thường độc lập với dải tần số vơ tuyến) Hình Cáp quang cấu tạo cáp quang 2.2.2 Mạng truy nhập Là mạng lai cáp quang cáp đồng trục có sử dụng thiết bị tích cực ( khuếch đại cao tần ) mạng đồng trục 2.2.2.1 Cáp đồng trục Cáp đồng trục sử dụng rộng rãi cho việc phân phối tín hiệu chương trình truyền hình Hình Cấu tạo cáp đồng trục Phần lõi dây dẫn thường làm đồng với điện trở nhỏ thuận lợi cho việc truyền dịng điện cường độ cao Lớp vỏ ngồi cứng cáp phần lõi thường làm nhôm Vật liệu hai lớp nhôm thường nhựa Giữa lõi phần ngồi có túi khơng khí để giảm khối lượng tránh thấm nước Ngoài lớp vỏ bọc chống tác động học 17 Tiểu luận Phát truyền hình Đường kính tiêu chuẩn 0.5; 0.75; 0.85 inch Tín hiệu bị suy giảm truyền theo chiều dài cáp Lượng suy giảm phụ thuộc vào đường kính cáp, tần số, hệ số sóng đứng nhiệt độ Có ba loại cáp đồng trục khác nhau: + + + Cáp trung kế Cáp fiđơ Cáp thuê bao Cáp trung kế có đường kính từ 0.5 đến inch dùng truyền tín hiệu node quang Tổn hao truyền dẫn với cáp 1inch 0.89dB/100m tần số 50MHz 3.97/100m tần số 750MHz Cáp fiđơ sử dụng nối khuếch đại đường dây chia tín hiệu Cáp thuê bao có đường kính nhỏ cáp fiđơ dùng để kết nối từ chia tới thiết bị thuê bao 2.2.2.2 Các khuếch đại điện Các khuếch đại đường truyền bù lại suy giảm tín hiệu, chúng đóng vai trị quan trọng thiết kế hệ thống Mỗi khuếch đại có chứa ổn định để bù lại suy giảm tần số khác Có ba loại khuếch đại sử dụng mạng CATV HFC tuỳ thuộc vào vị trí chúng mạng đồng trục: + + + a) Bộ khuếch đại trung kế Bộ khuếch đại fiđơ Bộ khuếch đại đường dây 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 ÷ 36dBmV Hình Sơ đồ khối khuếch đại trung kế b) Bộ khuếch đại fiđơ Được sử dụng không để phát xuống kênh tín hiệu Video tới khuếch đại trung kế mà cịn chia tín hiệu tới fidơ cáp khác (thường cáp 18 Tiểu luận Phát truyền hình fidơ) Mức tín hiệu thường khoảng 40 ÷ 50 dBmV (cao 12dB so với khuếch đại trung kế) c) 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 2÷4 khuếch đại đường dây, tuỳ thuộc vào số lượng Tap (bộ trích tín hiệu) khuếch đại đường dây dải rộng 2.2.2.3 Bộ chia rẽ tín hiệu (Splitter, DC & Tap) a) Bộ chia – Splitter Là thiết bị sử dụng mạng cáp đồng trục hệ thống Chia tín hiệu cổng, cân khơng cân Hình Bộ chia hai b) Bộ chia định hướng - Directioner Coupler(DC) Là thiết bị sử dụng mạng cáp đồng trục hệ thống chia tín hiệu theo chiều, theo thông số cổng quy định theo tiêu chuẩn CATV Gồm có: DC-8, DC-12 DC-16 c) Bộ chia tín hiệu nhiều đường – Multi Taps Là thiết bị sử dụng để chia tín hiệu từ mạng cáp tới thuê bao với thông số quy đinh chuẩn CATV Một Tap điển hình bao gồm khối ghép định hướng RF khối chia công suất 19 Tiểu luận Phát truyền hình Hình 10 Sơ đồ Tap đường suy hao 20dB d) Đầu nối cáp – Connectors Là thiết bị sử dụng mạng cáp đồng trục hệ thống kết nối loại cáp đồng trục vào thiết bị khuyêch đại, Spilitler, Dc, Multi Taps Bao gồm nhiều chủng loại tương thích với loại cáp khác Chủng Loại: - Pin type connectors: Dùng cho cáp QR 540 RG 11 đấu nối với thiết bị Feed through connectors: Dùng cho cáp RG11 kết nối thiết bị Housing to housing adaptors: dùng kết nối thiết bị với Splice connectors: dùng kết nối cáp QR 540 với F5 connector: Dùng cho cáp RG thiết bị trung tâm 2.2.3 Các thiết bị truy nhập người dùng 2.2.3.1 Thiết bị kết cuối truyền hình – STB (Set-Top-Box) Thiết bị kết cuối thu tín hiệu truyền hình với hai loại: STB tương tự STB số STB tương tự cho thuê bao thu kênh truyền hình tương tự mạng HFC thay kênh phát quảng bá vơ tuyến mặt đất trước Thơng qua nhà điều hành cáp cung cấp dịch vụ xem phim số dịch vụ đặc biệt khác theo hình thức toán IPPV sử dụng điện thoại làm đường lên cho hoạt động tương tác mạng Đến 1996 STB số giới thiệu với số chức bản: + Dị tìm kênh số dịch vụ video,tương tự dải tần đường xuống + Giải điều chế kênh số thu Điều chế kênh số phát lên + Giải mã / Mã hóa kênh chọn + Quản lý báo hiệu thuê bao từ Headend Cung cấp giao diện thuê bao cho người sử dụng Gần STB cải tiến triển khai Motorola/ General Instrument Các STB có chứa dị sóng kép modem cáp tích hợp bên trong, cho phép thuê bao sử dụng dịch vụ truyền hình 20 Tiểu luận Phát truyền hình dịch vụ Internet băng rộng như: IP telephoy, IP video phone , Interactive games Lúc STB cải tiến hoạt động cổng gia đình – RGW Phân phát gói giao thức IP đến thiết bị bên IP voice, IP video phone Truyền tải, xử lý, giải mã tín hiệu truyền hình có độ phân giải cao HDTV 2.2.3.2 Modem cáp CM (Cable Modem) Là thiết bị nằm thuê bao cho phép truy nhập đến mạng máy tính (thường mạng Internet) phương tiện vật lý dùng cho truyền hình Có ba loại modem cáp: + Loại khối cắm ngồi : kết nối với máy tính thơng qua kết nối Ethernet ( có nhiều máy tính kết nối vào mạng Ethernet, lúc modem cáp cịn có chức định tuyến ) giao diện kết nối USB + Loại card cắm nằm trong: thường dạng cắm PCI cho máy tính Loại có giá thành rẻ song dùng cho máy tính để bàn cịn phải có thiết kế khác cho dạng máy tính MAC máy tính xách tay + Loại thứ ba modem cáp dạng tích hợp bên STB cải tiến tương tác trình bày 2.2.3.3 Hệ thống IP Phone Đây hệ thống sử dụng giao thức IP để truyền tín hiệu thoại qua mạng viễn thơng giao thức IP giao thức chuẩn cho lớp chuyển mạch gói mạng LAN, WAN, Mạng IP mạng số liệu độc lập với lớp vật lý Việc tích hợp hệ thống truyền tải thoại vào mạng băng rộng HFC có ý nghĩa lớn việc tạo thuận lợi để HFC thực xa lộ thông tin thực truyền loại tín hiệu : voice, data, video Hệ thống VoIP sử dụng thiết bị kết cuối máy điện thoại IP phone máy điện thoại truyền thống POTS phone kết nối với modem cáp / STB số Máy IP phone thiết bị Nó khơng kết nối đến tổng đài sở hữu mà kết nối đén cổng Ethernet chuẩn modem cáp / STB số / PC nhà Máy IP phone hoạt động thiết bị IP tiêu chuẩn có địa IP riêng Để kết nối POTS phone đến modem cáp / STB số phải có modun giao diện phát triển gắn vào modem cáp / STB số để cung cấp chức 21 Tiểu luận Phát truyền hình III Tổng kết Trong nội dung tiểu luận nhóm trình bày, chúng em qua tổng quan mạng truyền hình cáp Mạng truyền hình cáp CATV mang nhiều ưu điểm so với truyền hình viba thơng thường nhờ việc sử dụng cáp quang truyền dẫn Mạng truyền hình cáp gồm ba thành phần chính: Hệ thống thiết bị trung tâm (Headend system), Mạng phân phối tín hiệu (Distribution network) Thiết bị thuê bao (Customer system) Trong phần hai tiểu luận, nhóm chúng em qua nội dung tổng quát mạng truyền hình cáp HFC Mạng truyền hình cáp HFC gồm có ba thành phần: Mạng truyền dẫn phân phối chứa Headend, Hub sơ cấp, thứ cấp để truyền dẫn phân phối tín hiệu truyền hình qua cáp quang, nối tiếp đến sang Mạng truy nhập sử dụng cáp đồng trục để đưa liệu đến khách hàng Rõ ràng mạng truyền hình cáp giải pháp tuyệt vời khơng cho truyền hình mà cịn dịch vụ đa phương tiện dịch vụ thoại, dịch vụ liệu, Internet, … 22 ... tín hiệu số Tiểu luận Phát truyền hình Tổng quan truyền hình cáp I 1.1 Khái niệm truyền hình cáp Truyền hình cáp hay CATV(Community Access Television) hệ thống chương trình truyền hình trả tiền... diện phát triển gắn vào modem cáp / STB số để cung cấp chức 21 Tiểu luận Phát truyền hình III Tổng kết Trong nội dung tiểu luận nhóm trình bày, chúng em qua tổng quan mạng truyền hình cáp Mạng truyền. .. thống truyền hình cáp để ghép kênh truyền lên mạng đến thuê bao 12 Tiểu luận Phát truyền hình - - Khối combiner khối kết hợp kênh hay cịn gọi khối ghép kênh có chức ghép kênh truyền hình thu từ truyền