Nghiên cứu khả năng ứng dụng rfog trên nền mạng truyền hình cáp hfc tại việt nam,luận văn thạc sỹ kỹ thuật điện tử

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐINH CÔNG QUYỀN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG RFOG TRÊN NỀN MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP HFC TẠI VIỆT NAM Ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Mã số: 60520203 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: TS TRỊNH QUANG KHẢI TP Hồ Chí Minh (2014) i TRÍCH YẾU LUẬN VĂN CAO HỌC Họ tên học viên: ĐINH CƠNG QUYỀN Năm sinh: 1986 Cơ quan cơng tác: Cơng ty TNHH truyền hình cáp Saigontourist (SCTV) Khố: K20-1 Ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 60520203 Cán hƣớng dẫn: TS Trịnh Quang Khải Bộ môn: Kỹ thuật viễn thông Tên đề tài luận văn: Nghiên cứu khả ứng dụng RFoG mạng truyền hình cáp HFC Việt Nam Mục đích nghiên cứu đề tài: Các yếu tố kỹ thuật cần lƣu ý thiết kế mạng RFoG mạng truyền hình cáp HFC Việt Nam Phƣơng pháp nghiên cứu kết đạt đƣợc: - Giới thiệu tổng quan mạng cáp: HFC, PON, RFoG - Tình hình truyền hình trả tiền Việt Nam - Những lƣu ý kỹ thuật thiết kế, triển khai mạng RFoG Điểm bình qn mơn học: Điểm bảo vệ luận văn: Ngày 30 tháng 04 năm 2014 Học viên ĐINH CÔNG QUYỀN Xác nhận cán hƣớng dẫn: Đinh Công Quyền – Cao học KTĐT K20.1 Xác nhận Bộ mơn: Đại học Giao thơng vận tải ii LỜI NĨI ĐẦU Sự đời truyền hình cáp, chủ yếu mạng HFC, đáp ứng tốt nhu cầu xem truyền hình khách hàng Việt Nam Tuy nhiên, ngày nay, khách hàng dần khơng cịn hài lịng với dịch vụ truyền hình quảng bá truyền liệu bản, họ muốn truyền hình độ nét cao, video theo yêu cầu, tốc độ cao cho liệu gói thoại phức tạp Để cung cấp thành công dịch vụ này, nhà cung cấp truyền hình cáp cần có dung lƣợng mạng lớn Với việc công nghệ vật liệu ngày phát triển, chi phí cho thiết bị quang cáp quang ngày giảm, việc hƣớng đến mạng toàn quang giải pháp kỹ thuật hoàn hảo Trong giải pháp mạng toàn quang, RFoG lựa chọn hợp lý để thay mạng HFC hữu tƣơng thích với thiết bị đầu cuối hữu, nhƣ tận dụng hạ tầng cáp quang có sẵn, thay phần mạng đồng trục mạng cáp quang Chính vậy, tơi định chọn đề tài “Nghiên cứu khả ứng dụng RFoG mạng truyền hình cáp HFC Việt Nam” với mục đích tìm hƣớng thích hợp để cải thiện mạng cáp truyền hình Việt Nam  Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Tình hình phát triển truyền hình cáp Việt Nam - Các vấn đề kỹ thuật liên quan đến khả ứng dụng RFoG hạ tầng mạng truyền hình cáp Việt Nam hƣớng phát triển  Đối tƣợng nghiên cứu - Hệ thống truyền hình cáp HFC - Cơng nghệ mạng quang thụ động PON, cơng nghệ RFoG - Tình hình phát triển truyền hình cáp Việt Nam - Khả ứng dụng RFoG mạng truyền hình cáp Việt Nam Đinh Công Quyền – Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông vận tải iii  Phạm vi nghiên cứu - Lịch sử xu hƣớng phát triển cơng nghệ truyền hình - Khả ứng dụng RFoG mạng truyền hình cáp Việt Nam  Phƣơng pháp nghiên cứu *Phƣơng pháp nghiên cứu tài liệu - Nghiên cứu đề tài, báo cáo khoa học lịch sử phát triển xu phát triển truyền hình - Nghiên cứu lý thuyết công nghệ mạng quang thụ động PON RFoG - Nghiên cứu tài liệu công nghệ, thiết bị mơ hình triển khai mạng RFoG từ nhà sản xuất  Kết cấu luận văn: gồm chƣơng: - Chƣơng 1: Tổng quan mạng truyền hình cáp HFC - Chƣơng 2: Mạng quang thụ động (PON) - Chƣơng 3: Công nghệ RFoG - Chƣơng 4: Khả ứng dụng RFoG hạ tầng HFC Việt Nam Luận văn hoàn thành TP.HCM, ngày 30/04/2014 Học viên: Đinh Công Quyền Đinh Công Quyền – Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông vận tải iv MỤC LỤC TRÍCH YẾU LUẬN VĂN CAO HỌC i LỜI NÓI ĐẦU ii MỤC LỤC iv DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC HÌNH VẼ xi DANH MỤC BẢNG BIỂU xiii CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP HFC 1.1 Tình hình triển khai dịch vụ truyền hình cáp nƣớc giới 1.1.1 Tình hình triển khai truyền hình cáp châu Âu 1.1.2 Tình hình triển khai truyền hình cáp Mỹ 1.1.3 Tình hình triển khai truyền hình cáp châu Á 1.2 Cấu trúc mạng CATV truyền thống: 1.3 Cấu trúc mạng truyền hình cáp HFC: 1.3.1 Mạng HFC gì? 1.3.2 Ƣu điểm mạng HFC: 1.3.3 Hạn chế mạng HFC: 1.4 Các dịch vụ giá trị gia tăng hạ tầng mạng HFC 10 1.4.1 Giao thức truyền thông DOCSIS mạng HFC: .10 1.4.2 Ứng dụng mạng truy cập chiều: 14 1.5 Xu hƣớng phát triển ngành truyền hình: 18 1.5.1 Số hóa truyền hình: 18 1.5.2 Hội tụ dịch vụ - Triple play: 19 1.5.3 Truyền hình di động: .20 1.6 Kết luận chƣơng 1: 21 CHƢƠNG 2: MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG (PON) 22 2.1 Hạn chế mạng quang tích cực AON: 23 2.2 Khái niệm mạng quang thụ động PON 24 2.3 Các đặc điểm hệ thống 26 2.4 Kiến trúc mạng PON 27 2.5 Các chuẩn mạng PON .29 Đinh Công Quyền – Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông vận tải v 2.5.1 APON/BPON 30 2.5.2 EPON 31 2.5.3 GPON 32 2.5.4 GEPON 34 2.5.5 WDM – PON .35 2.5.6 CDMA – PON 37 2.6 Ƣu, nhƣợc điểm mạng PON 38 2.6.1 Ƣu điểm: .38 2.6.2 Nhƣợc điểm: 38 2.7 Kết luận chƣơng 38 CHƢƠNG 3: CÔNG NGHỆ RFOG .40 3.1 Mơ hình RFoG bản: 40 3.2 Ƣu điểm RFoG: 42 3.3 Hoạt động RFoG: .42 3.3.1 Đƣờng xuống/đƣờng tới: 42 3.3.2 Đƣờng lên/đƣờng về: 43 3.3 Thiết bị đặc trƣng mạng RFoG: 45 3.3.1 Bộ tách ghép quang WDM MUX/DEMUX: 45 3.3.2 Thiết bị sở khách hàng (CPE-Customer Premises Equipment) .48 3.3.3 VHub 49 3.3.4 Máy thu quang đƣờng về: 52 3.4 RFoG cải tiến – kết hợp GPON: 52 3.5 Kết luận chƣơng 3: 54 CHƢƠNG 4: KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG RFOG TRÊN HẠ TẦNG HFC TẠI VIỆT NAM 56 4.1 Hiện trạng thị trƣờng 56 4.1.1 Hiện trạng thị trƣờng truyền hình cáp: .56 4.1.2 Tiềm khách hàng 58 4.1.3 Nhu cầu cung cấp dịch vụ: 59 4.2 Lựa chọn RFoG cho việc cải tiến mạng HFC Việt Nam 60 4.2.1 Lý chọn RFoG: 60 4.2.2 Đối tƣợng triển khai: .61 Đinh Công Quyền – Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông vận tải vi 4.2.3 Nguyên tắc chung: 61 4.3 Một số lƣu ý thiết kế mạng RFoG: 62 4.3.1 RFoG bƣớc phát triển HFC: 62 4.3.2 Nhiễu: 63 4.3.3 Tính tốn suy hao: 64 4.3.4 Chọn thiết bị phù hợp: 65 4.4 Kết luận chƣơng 67 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI .68 LỜI CẢM ƠN .69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 Đinh Công Quyền – Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông vận tải vii DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT THUẬT NGỮ TÊN TIẾNG ANH NGHĨA TIẾNG VIỆT AON Active Optical Network Mạng quang tích cực ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền bất đồng AWG Array Waveguide Grating Màng lọc ống dẫn sóng CATV Cable Television Truyền hình cáp CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã Cable Modem Modem cáp Cable Modem Termination System Thiết bị điều chế tín hiệu truyền tới CM Carrier Noise Ratio Tỷ số tín hiệu sóng mang CO Central Office Tổng đài trung tâm CPE Customer Premises Equipment Thiết bị sở trƣớc nhà khách hàng CSO Composite Second Order beat Tỷ lệ sóng mang hài bậc CTB Composite Triple Beat Tỷ lệ sóng mang hài bậc Digital Audio Visual Council Tổ chức phi lợi nhuận hình ảnh âm số DBA Database Administrator Quản trị sở liệu DOCSIS Data over Cable Service Interface Specification Các đặc tả giao diện dịch vụ truyền liệu cáp Downstream Tín hiệu đƣờng xuống/đƣờng tới CM CMTS CNR DAVIC DS Đinh Công Quyền – Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông vận tải viii DSL Digital Subcriber Line Đƣờng truyền thuê bao số DVB Digital Video Broadcasting Bộ tiêu chuẩn cho truyền hình số EBU European Broadcasting Union Liên minh phát truyền hình Châu Âu EDFA Erbium Doped Fiber Amplifier Khuếch đại quang sợi tạp chất Erbium eMTA Embedded Multimedia Terminal Adapter Thiết bị nhúng đa phƣơng tiện ETSI European Telecomunication Standard Institute Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu FDM Frequency Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo tần số GEM GPON Encapsulation Method Phƣơng thức đóng gói GPON GTC GPON Tranmission Convergence Lớp truyền dẫn hội tụ GPON HFC Hybrid Fiber Coxial Mạng cáp lai cáp quang cáp đồng trục IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers Viện kỹ nghệ điện điện tử Internet Protocol Giao thức Internet ITU-T International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Tiêu chuẩn viễn thông Hiệp hội Viễn thông Quốc tế MAC Media Access Control Lớp điều khiển môi trƣờng truy nhập Multichannel Multipoint Distribution Service Dịch vụ phân phối đa kênh đa điểm Multi Point Control Protocol Data Unit Đơn vị liệu giao thức điều khiển đa điểm IP MMDS MPCPDU Đinh Công Quyền – Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông vận tải ix Các nhà cung cấp đa hệ thống MSOs Multi-System Operators ODN Optical Distribution Network Mạng phân phối quang OLT Optical Line Termination Thiết bị kết cuối kênh quang ONT Optical Network Termination Thiết bị kết cuối mạng quang ONU Optical Network Unit Thiết bị đơn vị mạng quang Over-the-top Ứng dụng/dịch vụ hoạt động kết nối Internet nhƣng không nhà cung cấp kết nối cung cấp Packet Aware Return Path Phƣơng pháp chuyển tín hiệu RF đƣờng thành tín hiệu số Protocol Data Unit Đơn vị liệu giao thức Physical Layer Operations And Maintenance quản lý bảo dƣỡng lớp vật lý PON Passive Optical Network Mạng quang thụ động PVR Personal Video Recorder Thiết bị ghi hình cá nhân Radio Frequency Tần số radio (3KHz -300GHz) RFoG Radio Frequency over Glass Cơng nghệ truyền dẫn tín hiệu RF quang RPR Return Path Receiver Máy thu quang đƣờng STB Set top box Đầu thu kỹ thuật số TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian TRR Transparent RF Return Phƣơng pháp đóng gói tín hiệu RF đƣờng vào gói tín hiệu số Upstream Tín hiệu đƣờng lên/đƣờng Very High Frequency Tần số cao (30-300MHz) OTT PARR PDU PLOAM RF US VHF Đinh Công Quyền – Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thơng vận tải 57 cung cấp truyền hình cáp Theo Cục Quản lý Phát Truyền hình Thơng tin điện tử (Bộ TT&TT), đến cuối năm 2011 nƣớc có 40 đơn vị cung cấp truyền hình trả tiền với đủ loại hình: cáp, vệ tinh, số mặt đất, truyền hình IP, truyền hình di động Tính đến cuối năm 2012, số doanh nghiệp truyền hình cáp có quy mơ nhỏ tự mua bán sáp nhập 26 đơn vị cung cấp dịch vụ 19 đơn vị nộp hồ sơ xin cấp giấy phép theo quy định Trong số 19 đơn vị nộp hồ sơ xin cấp giấy phép có vài doanh nghiệp cung cấp dịch vụ phạm vi tỉnh, thành phố có số thuê bao 55.000, nhƣ 4-5 doanh nghiệp cung cấp dịch vụ phạm vi tỉnh, thành phổ trở lên có 100.000 th bao Cịn lại nhiều doanh nghiệp có quy mơ siêu nhỏ, dƣới 10.000 th bao, cung cấp dịch vụ phạm vi hẹp Hình 4.1: Thị phần truyền hình cáp năm 2012 (Nguồn: vnexpress.net) Trong đó, với nhập đại gia viễn thông nhƣ FPT, VNPT Viettel, thị trƣờng truyền hình cáp dù cịn nhiều tiềm trở nên đầy cạnh tranh thách thức Đinh Công Quyền – Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông vận tải 58 4.1.2 Tiềm khách hàng Nếu nhƣ năm 2003 Việt Nam có 79.000 th bao truyền hình trả tiền đến có 3,7 triệu, mang lại doanh thu khoảng 53.000 tỷ đồng Mức tăng trƣởng lên 20-25% vào 2015 Theo số ƣớc tính Báo cáo cạnh tranh 2012 Cục Quản lý cạnh tranh (Bộ Công thƣơng) thực hiện, tổng doanh thu tồn thị trƣờng truyền hình trả tiền nƣớc đạt gần tỷ USD năm 2011 tăng lên 2,5 tỷ USD vào 2012 (tƣơng đƣơng 53.000 tỷ đồng) Nguồn thu có đƣợc chủ yếu từ quảng cáo, khoảng 850 triệu USD năm 2011 tỷ USD vào năm 2012.2 Triển vọng phát triển thị trƣờng truyền hình trả tiền Việt Nam lớn Trong tổng số 20 triệu thuê bao truyền hình, Việt Nam đạt 3,7 triệu thuê bao trả tiền, chiếm 13,5% So với nƣớc châu Á từ 40 - 60% tỷ lệ tƣơng đối thấp Do đó, khoảng trống thị trƣờng cịn rộng tỷ lệ dự báo tăng trƣởng lên 20 - 25% vào năm 2015 Đặc biệt, thị trƣờng nông thôn cịn bỏ ngỏ Theo Quy hoạch truyền dẫn, phát sóng phát thanh, truyền hình đến năm 2020 đƣợc Thủ tƣớng phê duyệt năm 2009, đến năm 2020 hồn tồn chuyển sang sử dụng cơng nghệ số Số hóa truyền hình đồng nghĩa với việc dịch chuyển từ truyền hình quảng bá sang hình thức trả tiền Số liệu từ vnexpress.vn Đinh Công Quyền – Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông vận tải 59 4.1.3 Nhu cầu cung cấp dịch vụ: 4.1.3.1 Nhu cầu doanh nghiệp, tổ chức, khách hàng kênh thuê riêng: Kinh tế Việt Nam ngày phát triển Theo đó, nhu cầu sử dụng máy tính mạng máy tính đặc biệt mạng Internet VPN để kết nối trao đổi thông tin, truy cập lƣu trữ thông tin phát triển tới mức bùng nổ lĩnh vực hoạt động đời sống xã hội nhƣ lĩnh vực sản xuất, kinh doanh, tài chính, ngân hàng, giáo dục, đào tạo, y tế… Để đảm bảo tốc độ, băng thông ổn định chất lƣợng đƣờng truyền, đảm bảo liên tục trao đổi liệu, ngày nhiều khách hàng doanh nghiệp, tổ chức có khách hàng cá nhân chọn phƣơng án thuê kênh truyền dẫn quang riêng (lease line) thay cho phƣơng thức truyền thống nhƣ DSL, Internet over HFC 4.1.3.2 Nhu cầu đại đa số người sử dụng truyền hình cáp: So với truyền hình quảng bá vơ tuyến trƣớc đây, truyền hình cáp HFC có ƣu điểm cho chất lƣợng tín hiệu tốt hơn, không bị ảnh hƣởng thời tiết Nhƣng tới thời điểm tại, với phát triển cơng nghệ hình ảnh, nhu cầu khách hàng khơng xem đƣợc truyền hình mà phải xem truyền hình với chất lƣợng cao HD Bên cạnh truyền hình, xu chung phải tích hợp thêm dịch vụ khác gói thuê bao cung cấp nhƣ Internet, VoIP… Nhƣ vậy, khách hàng truyền hình cáp thơng thƣờng, nhu cầu băng thông cho thuê bao tăng lên không ngừng Đinh Công Quyền – Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thơng vận tải 60 Hình 4.2: Biểu đồ tỉ lệ thị phần theo thuê bao truy nhập Internet thông qua hệ thống hữu tuyến năm 2011 (Nguồn: Báo cáo số liệu phát triển viễn thông Internet năm 2011 Cục Viễn thông Hội nghị phổ biến văn quy phạm pháp luật viễn thông internet (ngày 6/6/2012)) 4.2 Lựa chọn RFoG cho việc cải tiến mạng HFC Việt Nam 4.2.1 Lý chọn RFoG: Trƣớc trạng nhƣ tiềm nhu cầu thị trƣờng truyền hình cáp nƣớc, nhà cung cấp dịch vụ buộc phải không ngừng cải tiến để đảm bảo tồn phát triển Mục tiêu chiến lƣợc bắt buộc trở thành: - Đảm bảo chất lƣợng mạng cáp ổn định - Độ phủ mạng cáp cao - Dịch vụ đa dạng - Băng thông lớn - Giá thành rẻ Đinh Công Quyền – Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thơng vận tải 61 Song song đó, cơng nghệ truyền dẫn cáp quang ngày phát triển với ƣu điểm vƣợt trội so với cáp đồng trục, giá thành ngày rẻ Cho tới thời điểm tại, giá thành sợi cáp quang 24 sợi thấp sợi cáp đồng trục QR540 việc triển khai mạng cáp toàn quang ngày trở nên khả thi hơn, xét khía cạnh kỹ thuật nhƣ hiệu kinh doanh Giữa mơ hình mạng cáp tồn quang, bối cảnh thực tế tại, để triển khai rộng khắp RFoG giải pháp hợp lý với ƣu điểm chi phí thấp (khơng thay đổi hệ thống BO), thiết bị CPE tƣơng đối rẻ, khả tƣơng thích, triển khai kết hợp với hệ thống xPON 4.2.2 Đối tƣợng triển khai: - Các khu vực thành phố lớn, mật độ khách hàng đông, nhu cầu sử dụng băng thông lớn - Các khu vực triển khai node 500 ports mà bị nghẽn, node bị nhiễu đồng trục nhiều - Các khu vực phải cải tạo mạng để thực ngầm hóa 4.2.3 Nguyên tắc chung: - Tận dụng tối đa hạ tầng mạng HFC hữu - Thay phần mạng đồng trục mạng cáp quang - Thay Node hữu, khuếch đại chia thụ động Lắp đặt chia phải tính tới vấn đề suy hao để đảm bảo sau lắp đặt, hệ thống hoạt động theo tính tốn - Đặt thiết bị CPE nhà khách hàng/nhóm khách hàng Đinh Công Quyền – Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông vận tải 62 4.3 Một số lƣu ý thiết kế mạng RFoG: 4.3.1 RFoG bƣớc phát triển HFC: HFC đƣợc biết đến nhƣ mạng truyền hình cáp chiều với chi phí vận hành, bảo dƣỡng thấp hiệu cao mà tận dụng lại cấu trúc mạng đồng trục truyền thống Thiết kế mạng HFC cho phép nhà cung cấp dịch vụ thiết lập dịch vụ liệu truyền hình chiều cho tồn khu vực dịch vụ cách hiệu mà khơng cần thay đổi hồn tồn thiết bị đầu cuối Công nghệ RFoG tiếp tục phát triển việc mở rộng phần mạng quang mạng HFC đến tận nhà khách hàng, loại bỏ thiết bị mạng đồng trục mà tƣơng thích với thiết bị hữu nhà khách hàng Tín hiệu RF nhà khách hàng có chất lƣợng cao mà cấu trúc thiết bị nhà khách hàng không thay đổi Để chuyển đổi từ mạng HFC hữu sang mạng RFoG, Node HFC, khuếch đại, hệ thống cung cấp lƣợng đƣợc thay đổi chia thụ động Phần cáp quang mạng HFC đƣợc tận dụng mạng RFoG, nhƣng thành phần đồng trục phân phối tín hiệu đƣợc thay mạng quang Các RFoG ONU đƣợc đặt nhà khách hàng để chuyển tín hiệu quang trở lại tín hiệu RF truyền thống Thực tế để chuyển đổi mạng HFC sang RFoG, phần ODN quang phải đƣợc thiết kế để cung cấp cho nhiều khách hàng nhƣ node thay mà tốn kéo thêm tuyến quang dài Một mạng cáp HFC tách hoàn toàn (loại bỏ hồn tồn khuếch đại), thơng thƣờng phục vụ đƣợc cho khoảng 128 thuê bao (node ngõ, ngõ cấp đƣợc khoảng tap 8) Triển khai RFoG tách node lần thành 32 64 thuê bao cho nhóm, nhiều tùy vào khoảng cách từ Hub đến Đinh Công Quyền – Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông vận tải 63 Hình 4.3: So sánh cấu trúc mạng HFC RFoG 4.3.2 Nhiễu: Cáp đồng trục dễ bị can nhiễu từ mối trƣờng so với cáp quang Đặc biệt qua thời gian sử dụng, mối nối nguồn nhận nhiễu từ môi trƣờng vào hệ thống Các khuếch đại RF nguồn gây nhiễu Thiết kế RFoG nhƣ giảm tối đa phần cáp đồng trục, lại phần cáp feeder từ tap port vào nhà khách hàng; loại bỏ khuếch đại RF Giúp cải thiện đáng kể tình trạng nhiễu mạng đồng trục Bên cạnh đó, chế độ burst mode đƣờng chìa khóa để giảm nhiễu mạng RFoG Đối với RFoG nâng cao, máy thu đƣờng sử dụng mạch quang học nhiễu thấp đƣợc tối ƣu cho mạng RFoG Kết hợp với thu phát RFoG, thu đƣờng cho hiệu suất nhiễu tốt 4dB so với mạng HFC truyền thống Đinh Công Quyền – Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thơng vận tải 64 Lợi ích nhiễu thấp đƣợc sử dụng theo nhiều cách Ví dụ, cho phép hiệu suất sử dụng QAM-64 cho đƣờng lên tốt so với QAM-16, tăng băng thông từ 27 Mbps đến 38 Mbps cho kênh 6MHz, cho phép tăng khoảng cách truyền dẫn mạng quang học 4.3.3 Tính tốn suy hao: 4.3.3.1 Suy hao chia/bộ ghép: Hình 4.4: Tính tốn suy hao chia Mỗi chia quang mối nối, nơi ánh sáng qua, đƣợc chia xuất nhiều sợi Bộ chia phần gây suy hao lớn mạng RFoG Một chia đƣợc tạo thành từ nhiều chia kết hợp Và chia làm giảm công suất nửa (-3dB, thực tế -3.5dB) Và suy hao chia đƣợc tính theo số tầng ghép chia theo hình 4.4 4.3.3.2 Suy hao cáp quang Suy hao lớn thứ hai mạng suy hao sợi quang Suy hao sợi quang khoảng 0.2 – 0.25 dB/Km bƣớc sóng 1490nm đến 1610nm Cịn bƣớc sóng 1310nm suy hao cao hơn, khoảng 0.3 – 0.35 dB/Km Đinh Công Quyền – Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông vận tải 65 4.3.3.3 Suy hao WDM: Các RFoG WDM tách bƣớc sóng đƣờng đƣờng kết nối Headend CPE Các cấu hình WDM khác đƣợc sử dụng tùy thuộc vào bƣớc sóng đƣờng mạng có tích hợp với mạng PON hay khơng Thƣờng có WDM đƣợc sử dụng Headend cho sợi quang RFoG ODN Suy hao thông thƣờng qua WDM 1.5dB 4.3.3.4 Suy hao mối nối: Mỗi mối nối mạng quang gây suy hao Các công nghệ hàn nối không ngừng đƣợc cải tiến 10 năm trở lại Hiện tại, suy hao tiêu chuẩn mối nối khí 0.3dB 0.05dB mối hàn quang Để đảm bảo độ tin cậy nhƣ suy hao mạng thấp nên sử dụng mối hàn quang thay cho mối nối khí 4.3.4 Chọn thiết bị phù hợp: Để chọn thiết bị phù hợp, trƣớc tiên ta phải tính tốn suy hao mạng dự kiến Đối với thiết kế mạng tồn quang khơng sử dụng khuếch đại, cần phải chọn EDFA với công suất phát đủ để bù cho suy hao toàn mạng Hầu hết thiết bị mạng RFoG hoạt động với nhiễu thấp, ngƣỡng mức tín hiệu thu khoảng từ -6dBm đến +1dBm Chế độ AGC ONU giúp đảm bảo mức tín hiệu RF ngõ không đổi Nếu ONU không hỗ trợ AGC nên thiết kế ngƣỡng tín hiệu thu khoảng -3dBm đến -2dBm để đảm bảo mức tín hiệu RF ra, cịn ONU có hỗ trợ AGC thiết -6dBm Cơng suất ngõ EDFA thƣờng đƣợc giới hạn tối đa khoảng 21dBm Nhƣ vậy, tối đa ta có quỹ cơng suất quang khoảng 27dBm cho ONU có AGC Đinh Cơng Quyền – Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông vận tải 66 Tính tốn suy hao tồn tuyến 20Km cách cộng suy hao biết nhƣ sau (giả sử bỏ qua suy hao mối hàn khơng đáng kể): - 1x32: (Bộ chia 17.5dB)+(20Km Cáp: 20*0.22dB)+(WDM:1.5dB)=23.4dB - 1x64: (Bộ chia 21dB)+(20Km Cáp: 20*0.22dB)+(WDM:1.5dB)=26.9dB Nhƣ vậy, với khoảng cách 20Km, thiết kế 1x32 hoạt động tốt, cịn thiết kế 1x64 hầu nhƣ khơng cịn dự phịng cho suy giảm chất lƣợng mạng Thiết kế 1x64 nên sử dụng khoảng cách 10Km trở lại Đối với đƣờng về, suy hao tƣơng đƣơng với đƣờng Tuy nhiên có khác biệt chỗ cơng suất phát ONU thấp ngƣỡng thu máy thu đƣờng thấp Thông thƣờng, công suất phát ONU từ +1dBm đến +3dBm Một số ONU công suất cao cho phép phát từ +5 đến +7dBm Các máy thu đƣờng mạng RFoG có độ nhạy cao so với máy thu mạng HFC mạng RFoG có suy hao tuyến cao nhiều so với mạng HFC Các máy thu đƣờng tiêu chuẩn mạng HFC hoạt động vài trƣờng hợp ứng dụng RFoG nhƣng không cho hiệu tốt Một số yêu cầu giúp thiết kế mạng RFoG tối ƣu: - Sử dụng EDFA tích hợp WDM: công suất ngõ đạt 21dBm sau WDM, giảm đƣợc 1.5dBm suy hao toàn tuyến - Sử dụng ONU hỗ trợ AGC - Sử dụng Máy phát quang chất lƣợng cao - Giảm số lƣợng mối nối khí - Sử dụng ONU có cơng suất phát đƣờng lớn: Công suất phát lớn giúp giảm mức khuếch đại cần thiết máy thu headend, qua giảm nhiễu tích lũy tăng số SNR Đinh Công Quyền – Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thơng vận tải 67 - Sử dụng bƣớc sóng 1610nm cho đƣờng về: Mặc dù ONU phát bƣớc sóng đƣờng 1310nm có giá rẻ so với 1610nm, nhƣng với suy hao lớn 0.1dB/Km, tƣơng đƣơng 2dB/20Km Sử dụng bƣớc sóng 1310nm làm giảm chất lƣợng nhƣ khoảng cách truyền dẫn - Sử dụng máy thu đƣờng RFoG: Với độ nhạy cao nhiễu nội thấp, hỗ trợ chế độ burst mode, máy thu đƣờng RFoG cho hiệu suất sử dụng tốt so với máy thu đƣờng truyền thống 4.4 Kết luận chƣơng Để tồn phát triển, khai thác tiềm thị trƣờng truyền hình cáp Việt Nam, nhà cung cấp dịch vụ truyền hình cáp Việt Nam cần không ngừng cải tiến, nâng cấp hệ thống để đáp ứng nhu cầu ngày cao khách hàng Mạng HFC truyền thống dần đƣợc cải tiến việc đƣa cáp quang đến gần với khách hàng Với ƣu điểm nhƣ tƣơng thích với hệ thống thiết bị hữu Headend nhà khách hàng mạng HFC, đồng thời kết hợp phát triển sang PON, mạng RFoG lựa chọn thích hợp để xây dựng mạng tồn quang mạng cáp HFC Việc chọn thành phần mạng thích hợp giúp cho việc thiết kế mạng cáp RFoG hiệu suất cao, khoảng cách truyền dẫn đạt tới 20Km mà không cần thiết bị điện tử thành phần quang học đặc biệt Đinh Công Quyền – Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông vận tải 68 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Để đảm bảo khả cung cấp đa dịch vụ chất lƣợng ổn định, đáp ứng nhu cầu ngày cao khách hàng, hệ thống truyền hình cáp Việt Nam cần có cải tiến Giải pháp đƣa cáp quang đến gần phía khách hàng để tận dụng ƣu điểm cáp quang: suy hao thấp, bị can nhiễu, độ bảo mật cao, băng thông lớn… Trong giải pháp mạng toàn quang, RFoG giải pháp tiềm đầy hứa hẹn phù hợp cho việc quang hóa sâu mạng HFC Việt Nam: tƣơng thích với hệ thống đầu cuối, tận dụng hệ thống mạng cáp quang hữu mạng HFC, thay phần cáp đồng trục cáp quang, sẵn sàng cho việc triển khai kết hợp xPON (nếu cần thiết) KIẾN NGHỊ VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Trƣớc tiên, thử nghiệm giải pháp RFoG vùng dân cƣ để có đƣợc đánh giá kinh tế - kỹ thuật, làm sở cho phƣơng án triển khai đồng toàn mạng cáp Các khu vực nên đƣợc chọn để thử nghiệm khu vực bị nhiễu đồng trục cao yêu cầu băng thông lớn Hƣớng nghiên cứu luận văn vấn đề kỹ thuật truyền dẫn đƣờng mạng RFoG giải pháp cụ thể ứng với mạng cáp đơn vị truyền hình cáp địa phƣơng, khu vực Đinh Công Quyền – Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thơng vận tải 69 LỜI CẢM ƠN Với lịng biết ơn sâu sắc mình, tơi xin gửi lời cảm ơn đến thầy hƣớng dẫn thực luận văn này: Tiến sĩ Trịnh Quang Khải Cùng quý thầy cô Trƣờng Đại học Giao Thông Vận Tải, đặc biệt thầy cô khoa Điện - Điện tử, ngƣời tận tình giảng dạy trang bị kiến thức cho Xin cảm ơn bạn lớp cao học Kỹ thuật điện tử K20-1, ngƣời giúp đỡ, động viên chia sẻ với suốt thời gian học tập trƣờng Chúc bạn bảo vệ thành cơng luận văn Cuối cùng, tơi xin cảm ơn bố mẹ, vợ gia đình tạo điều kiện thuận lợi nhƣ hết lịng ủng hộ, động viên để tơi học tập hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn HVTH: Đinh Công Quyền Lớp: Kỹ thuật điện tử K20-1 Đinh Công Quyền – Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông vận tải 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO: Tiếng Việt: Bộ thông tin truyền thông, Viện khoa học kỹ thuật bƣu điện, Hà Nội, Dự thảo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia tín hiệu truyền hình cáp tương tự điểm kết nối thuê bao (National technical regulation on analogue cable television signalling at point of connective subscriber), (2012) Vi Quang Hiệu, Nghiên cứu công nghệ mạng truy nhập quang ứng dụng cho VNPT Lạng Sơn (2011) Th.S Lê Duy Khánh - Mạng truy nhập (2007), Học viện công nghệ bƣu viễn thơng Tài liệu huấn luyện nội SCTV - Mạng quang thụ động GPON Tiếng Anh: Alcatel Lucent University (2009), Passive Optical Networking Arris (whitepaper 2009), RF over Glass – A new triple play option for Business Services Roy M.Boylan, RFoG Solutions, (May 20, 2010), Greater Chicago SCTE, CommScope Frank Effenberger, Huawei Technologies US; David Cleary, Calix, Inc.; Onn Haran, PMC Sierra; Glen Kramer, Teknovus, Inc.; Ruo Ding Li, Motorola, Inc.; Moshe Oron, Tellabs, Inc.; Thomas Pfeiffer, Đinh Công Quyền – Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông vận tải 71 Alcatel-Lucent Germany, (March 2007), “An Introduction to PON Technologies”, IEEE Communication Magazine Iphotonix Telecom Access Solution (whitepaper 2012), RF Return Solution, 10.Kathrein Antennen – Electronic, Radio Frequency over Glass 11.Shridhar Kulkarni, Aurora Networks, Inc., (whitepaper 026, 2010), RevA_RFPON - Emerging Opportunity 12.Shridar Kulkani, Aurora Networks, Inc., (whitepaper 12/2010), RFPON – Fiber Technology Supporting an Emerging SMB Opportunity for Cable, 13.Cedric F Lam, (2007), Passive Optical Network – Principles and Practice 14.Motorola (whitepaper 09/2008), Leveraging RFoG to Deliver DOCSIS and GPON Services Over Fiber 15.Brad Riggan, Aaurora Networks, Inc., RFoG and EPON 16.Neelkamal P.Shah, Demetres D.Kouvatsos, Jim Martin and Scott Moser, On the Performance Modelling and Optimisation of DOCSIS HFC Network Đinh Công Quyền – Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông vận tải