Tìm hiểu cấu trúc hệ thống và ứng dụng các chuẩn truyền hình số dvb thế hệ thứ hai và ứng dụng tại truyền hình cáp htvc chi nhánh nam sài gòn,luận văn thạc sỹ kỹ thuật điện tử

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - THÁI THANH TẤN TÌM HIỂU CẤU TRÚC HỆ THỐNG VÀ ỨNG DỤNG CÁC CHUẨN TRUYỀN HÌNH SỐ DVB THẾ HỆ THỨ HAI VÀ ỨNG DỤNG TẠI TRUYỀN HÌNH CÁP HTVC – CHI NHÁNH NAM SÀI GÒN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Mã số: 60520203 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS TRẦN HỒI TRUNG TP.HỒ CHÍ MINH - 2014 i TRÍCH YẾU LUẬN VĂN CAO HỌC Họ tên học viên: Thái Thanh Tấn Năm sinh: 1976 Cơ quan cơng tác: Trung tâm truyền hình cáp HTVC – Đài truyền hình TP.Hồ Chí Minh Khóa: 20.1 Ngành: Kỹ Thuật Điện Tử Mã số: 60520203 Cán hƣớng dẫn: TS Trần Hồi Trung Bộ mơn: KTVT T n Đề tài: T m hiểu cấu tr c hệ thống ứng ụng chuẩn truyền h nh số V hệ thứ hai ứng ụng t i truyền h nh cáp HTVC - Chi nhánh Nam Sài Gịn” Mục đích nghi n cứu Đề tài: Trong luận văn nghi n cứu sâu kiến tr c hệ thống kh ứng ụng hệ thống truyền h nh số hai; đề xuất số cấu h nh kỹ thuật hệ thống uận văn c thể V -S2 V hệ thứ V -T2 V -C2 ng làm tài liệu tham kh o cho ộ phận kỹ thuật t i đơn v công tác Phƣơng pháp nghi n cứu kết qu đ t đƣợc: Nghi n cứu ựa tr n sở tài liệu truyền h nh qu ng kỹ thuật số kết qu nghi n cứu truyền h nh số đƣợc công ố kinh nghiệm công tác thực tế t i đơn v Điểm bình quân môn học: Điểm bảo vệ luận văn: Tháng 06 năm 2014 Xác nhận cán hƣớng dẫn TS Trần Hoài Trung Học viên Thái Thanh Tấn Xác nhận Bộ môn KTVT Thái Thanh Tấn – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải ii MỤC LỤC TRÍCH YẾU LUẬN VĂN CAO HỌC İ MỤC LỤC İİ LỜI MỞ ĐẦU İV CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Vİ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Xİ DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Xİİ CHƢƠNG I- T NG QUAN VỀ TRUYỀN H NH S V THẾ HỆ THỨ NHẤT 1.1 S H A TİN HİỆU TRUYỀN HİNH 1.1.2 QU TRİNH S H A TİN HİỆU TRUYỀN HİNH 1.2 XỬ N N U NG Ữ İỆU TRUYỀN HİNH S 1.2.1 CHUẨN N N MP G-2 .10 1.2.2 CHUẨN N N MP G-4 .12 1.3 TRUYỀN HİNH QUẢNG THUẬT S THẾ HỆ THỨ NHẤT ( V ) V THẾ HỆ THỨ HAİ ( V 2) 15 1.3.1 CẤU TR C HỆ TH NG V 15 1.3.2 C C Đ C TİNH TRUYỀN ẪN V .23 1.3.3 C C ƢU NHƢỢC ĐİỂM CỦA DVB THẾ HỆ THỨ NHẤT 34 1.3.4 Đ C TİNH HỆ TH NG V THẾ HỆ THỨ HAİ ( V 2) .35 1.4 KẾT LUẬN 38 CHƢƠNG II - C C CHUẨN TRUYỀN H NH S V THẾ HỆ THỨ 40 2.1 CHUẨN TRUYỀN HÌNH S VỆ TİNH V -S2 .39 2.1.1 SỰ PH T TRİỂN TỪ V -S ĐẾN V -S2 39 2.1.2 CẤU TR C HỆ TH NG V -S2 43 2.1.3 M HİNH TRİỂN HAİ V ỨNG ỤNG CỦA HỆ TH NG V S2 45 2.1.4 KẾT LUẬN S2 .50 2.2 CHUẨN TRUYỀN HÌNH S M T ĐẤT DVB-T2 51 2.2.1 SỰ PH T TRİỂN TỪ V -T ĐẾN V -T2 51 Thái Thanh Tấn – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải iii 2.2.2 CẤU TR C HỆ TH NG V -T2 .53 CHƢƠNG III - ỨNG DỤNG CỦA HỆ TH NG TRUYỀN HÌNH S THẾ HỆ THỨ HAI TRÊN MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP NAM SÀI GỊN (DVB-C2) .64 3.1 SỰ PH T TRİỂN TỪ V -C ĐẾN V -C2 64 3.2 CẤU TR C HỆ TH NG DVB-C2 .67 3.2.1 M TẢ İẾN TR C HỆ TH NG V -C2 67 3.3 M HİNH TRİỂN HAİ İCH VỤ V -C2 69 3.3.1 CẤU TR C H A - N V SU -HEAD-END 69 3.3.2 NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN QUAN TÂM Hİ TRİỂN HAİ V -C279 3.4 KẾT LUẬN 80 KẾT LUẬN V HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 82 KẾT LUẬN 82 HƢỚNG PH T TRİỂN CỦA ĐỀ T İ 83 LỜI CẢM ƠN 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 Thái Thanh Tấn – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải iv LỜI MỞ ĐẦU Ngày với phát triển xã hội nhu cầu gi i trí lĩnh vực truyền hình khán gi gia tăng Điều dẫn đến xuất nhiều lo i hình d ch vụ truyền hình qu ng bá thơng qua nhiều phƣơng thức cung cấp tín hiệu với hỗ trợ kỹ thuật cơng nghệ tiên tiến Truyền hình kỹ thuật số (Digital Televion) từ đời cho thấy ƣu vƣợt trội hẳn so với truyền h nh tƣơng tự (Analog Television) Các Đài truyền hình dần chuyển việc s n xuất chƣơng tr nh theo công nghệ Analog sang Digital Ở Việt Nam chuẩn truyền h nh số đƣợc ứng ụng phát triển V ( igital Vi eo roa casting) Châu Âu Ch ng ta c thể điểm qua d ng cơng nghệ mơ hình triển khai đƣợc nhà khai thác đƣa vào phục vụ lĩnh vực truyền hình tr tiền đ là: Truyền hình số qua vệ tinh DVB-S (Digital Video Broadcasting – Satellite), Truyền hình số mặt đất roa casting – Terrestrial) Truyền hình số cáp V -T ( igital Vi eo V -C ( igital Vi eo roa casting – Ca le) Và công nghệ Truyền h nh qu ng kỹ thuật số V hệ thứ Trong tr nh khai thác phát triển ch vụ nhu cầu thể lo i số lƣợng chƣơng tr nh khán gi ngày tăng Điều đòi h i nhà cung cấp ch vụ ph i c gi i pháp nâng cao hiệu suất truyền ẫn chƣơng tr nh cung cấp đƣợc nhiều chƣơng tr nh chất lƣợng đƣợc đ m truyền h nh qu ng kỹ thuật số o Sự đời chuẩn V hệ thứ hai ( V 2) đ công nghệ xử lý (nén mã h a điều chế) tín hiệu đ t hiệu qu cao việc sử dụng ăng thông có nhiều c i tiến kỹ thuật mơ hình triển khai, sở ứng dụng cho nhà khai thác m ng truyền hình tr tiền phát triển nâng cao chất lƣợng d ch vụ Các chuẩn đ là: Truyền hình số qua vệ tinh DVB-S2, Truyền hình số mặt đất V -T2 Truyền hình số cáp DVB-C2 Thái Thanh Tấn – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải v ođ tr n sở hiểu rõ hệ thống d ch vụ đƣợc khai thác, việc nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật hệ thống nh m nâng cao chất lƣợng d ch vụ ph i đƣợc thực Đây tính cấp thiết đề tài Mục tiêu đối tƣợng nghiên cứu đề tài: Trong luận văn nghiên cứu sâu kiến trúc hệ thống kh ứng dụng hệ thống truyền hình số V hệ thứ hai; đề xuất số cấu h nh kỹ thuật hệ thống V -S2 V -T2 V -C2 uận văn c thể ng làm tài liệu tham kh o cho ộ phận kỹ thuật t i đơn v công tác Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu d ch vụ truyền h nh qu ng kỹ thuật số nay, kỹ thuật hệ thống mơ hình triển khai Phƣơng pháp nghiên cứu: Nghiên cứu dựa tr n sở tài liệu truyền h nh qu ng kỹ thuật số, kết qu nghiên cứu truyền h nh số đƣợc công bố kinh nghiệm công tác thực tế t i đơn v Kết cấu Luận văn gồm chƣơng: CHƢƠNG I - T NG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH S DVB THẾ HỆ THỨ NHẤT CHƢƠNG II - CÁC CHUẨN TRUYỀN HÌNH S DVB THẾ HỆ THỨ HAİ CHƢƠNG III - ỨNG DỤNG CỦA HỆ TH NG TRUYỀN HÌNH S DVB THẾ HỆ THỨ HAİ TRÊN MẠNG TRUYỀN H NH C P NAM S İ GÒN ( V -C2) Thái Thanh Tấn – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải vi CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT A API ARIB ASI Application Programming Interface Giao tiếp chƣơng tr nh ứng dụng Association of Radio Industries and Hiệp hội công nghiệp vô Business tuyến kinh doanh Asynchronous Serial Interface Giao tiếp nối tiếp bất đồng C CAS Conditional Access System Hệ thống truy cập c điều kiện Community Antenna Television Truyền hình tập hợp ăng-ten Coded Orthogonal Frequency Đa kết hợp phân chia tần số Division Multiplexing trực giao theo mã DTV Application Software Môi trƣờng phần mềm ứng Environment dụng truyền hình số Data Over Cable Service Interface Đặc tính kỹ thuật giao tiếp Specification d ch vụ liệu cáp Digital Satellite News Gathering Thu thập tin tức qua vệ tinh DTH direct-to-home Trực tiếp đến nhà DTV Digital Television Truyền hình số DVB Digital Video Broadcasting Truyền hình số phát qu ng bá DVB-Common Interface Giao tiếp DVB chung CATV COFDM D DASE DOCSIS DSNG DVB-CI Thái Thanh Tấn – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải vii DVB- DVB-Common Scrambling Thuật tốn khóa mã DVB CSA Algorithm chung Truyền hình số thiết b DVB-H DVB-Handheld DVB-S DVB-Satellite Truyền hình số qua vệ tinh DVB-C DVB-Cable Truyền hình số cáp DVB-T DVB-Terrestrial Truyền hình số mặt đất cầm tay E ECM Entitlement Control Message EIRP Effective Isotropic Radiated Power EMM Entitlement Management Message ETSI Thơng tin kiểm sốt quyền truy cập Công suất x đẳng hƣớng hiệu dụng Thông tin qu n lý quyền truy cập European Telecommunications Viện tiêu chuẩn viễn thông Standards Institute châu Âu Forward Error Correction Sửa lỗi tiến High Definition Television Truyền h nh độ phân gi i cao F FEC H HDTV HFC Hybrid Fibre-Coaxial Cáp quang-cáp đồng trục hỗn hợp I IF Intermediate Frequency Thái Thanh Tấn – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Tần số trung gian Đại học Giao thông Vận tải viii Biến đổi Fourier nhanh – IFFT Inverse Fast Fourier Transform IRD Integrated Receiver Decoder Bộ thu tích hợp gi i mã Integrated Services Digital Truyền hình số qu ng bá liên Broadcasting kết d ch vụ ISDB ISDB-T ISDB-Terrestrial ngh ch Truyền hình số qu ng bá liên kết d ch vụ phát mặt đất International Telecommunications Liên minh viễn thông quốc tế, Union, Radiocommunication Sector phận thông tin vô tuyến LNA Low Noise Amplifier Bộ khuếch đ i nhiễu thấp LNB Low Noise Block LOS line-of sight Đƣờng nhìn thấy Low Voltage Difference Signal Tín hiệu sai biệt điện áp thấp MCM Multiple-Carrier Modulation Điều chế đa s ng mang MHP Multimedia Home Platform MPE Multi-Protocol Encapsulation Sự kết nối đa giao thức MPEG Moving Picture Experts Group Nén nh động National Television Standard Ủy ban tiêu chuẩn truyền hình Committee quốc gia ITU-R L LVDS Khối khuếch đ i nhiễu thấp ( NA + đổi tần xuống) M Nền t ng đa phƣơng tiện t i nhà N NTSC Thái Thanh Tấn – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải ix O ODF Optical Fiber Distribution Frame Tủ phân phối cáp quang Đa kết hợp phân chia tần số OFDM Orthogonal Frequency Division trực giao Multiplexing P PAL Phase Alternating Line Dịng thay đổi pha PSK Phase Shift Keying Khóa d ch pha Q QAM Quadrature Amplitude Modulation QPSK Quadrature Phase Shift Keying Điều chế i n độ cầu phƣơng (1/4) Khóa d ch pha cầu phƣơng (1/4) R RF Radio Frequency Tần số sóng vơ tuyến RS Reed-Solomon Mã Reed-Solomon SCM Single Carrier Modulation Điều chế s ng mang đơn SDI Serial Digital Interface Giao tiếp số nối tiếp S SDTV SFN Standard Definition Television Single Frequency Network Thái Thanh Tấn – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Truyền hình số độ phân gi i chuẩn M ng đơn tần Đại học Giao thông Vận tải 71 Các chƣơng tr nh thu từ d ng DVB-S2 DVB-T2 đƣợc thu thông qua máy thu chuyên dụng Đặc điểm chung máy thu c ngõ ASI tín hiệu gốc d ng số Bởi nguồn chƣơng tr nh tín hiệu số nên luồng truyền t i (TS – Transport Stream) t i ngõ (ASI output) đƣa thẳng vào MUX để đ nh tuyến ghép chƣơng tr nh Đặc tính kỹ thuật quan trọng luồng liệu thu cần ph i biết rõ đ tốc độ bit k nh chƣơng trình Tất nhiên luồng truyền t i d ng mã hóa MPEG-4 - Giao tiếp In/Out máy thu DVB-S có ngõ ASI: IF input - ASI output Giao tiếp In/Out máy thu DVB-T có ngõ ASI: RF input ASI output Q trình xử lý đ nh tuyến ghép chƣơng tr nh cần thiết để t o thành luồng truyền t i d ch vụ DVB-C2 Quá tr nh đƣợc thực thiết b tách ghép MUX (Multiplexer) Vấn đề cân đối tốc độ bit cho luồng chƣơng tr nh đƣợc quan tâm hàng đầu Theo đặc tính chuẩn hệ thống V ăng thơng truyền t i 8MHz với điều chế 64-QAM tốc độ bit tối đa kho ng 36Mbps cho luồng k nh ghép Nhƣ vậy, tùy vào tốc độ liệu luồng thu mà ghép ÷ k nh chƣơng tr nh cho tần số sóng mang Thiết b MUX đƣợc sử dụng hỗ trợ ngõ vào ngõ ASI Ph m vi tốc độ liệu ngõ tối đa 108Mbps, tốc độ bit ngõ vào tuyến l n đến 270Mbps, hỗ trợ kết nối nhiều MUX - Giao tiếp In/Out thiết b tách ghép (MUX): Thái Thanh Tấn – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải 72 Sau hoàn chỉnh việc tách ghép, luồng liệu chƣơng tr nh đƣợc đƣa vào kh a mã (Scram ler) để thực phân nhóm khóa mã Việc đƣợc thực dựa vào phần mềm hệ thống truy cập c điều kiện CAS (Conditional Access System) Đặc tính kỹ thuật (phần cứng) kh a mã đƣợc mô t nhƣ sau:  Luồng truyền chƣơng tr nh kh a mã theo chuẩn DVB, MPEG-4  Hỗ trợ SimulCrypt tƣơng thích với nhiều hệ thống CA  Th m vào thông tin đặc trƣng chƣơng tr nh thông tin ch vụ (PSI/SI)  Tự động chấp nhận tốc độ bit ngõ vào b o vệ k nh ngõ ASI  Giới h n tốc độ bit từ ÷ 54 Mbps - Giao tiếp In/Out thiết b khóa mã Scrambler: ASI output ASI input Ethernet Luồng truyền t i ngõ kh a mã đƣợc đƣa vào ộ điều chế (Modulator) Trong đ số đặc tính kỹ thuật điều chế cần ý vận hành đ là:  Chế độ điều chế 64-QAM, ngồi điều chỉnh đƣợc (16, 32, 128, 256 QAM)  Tốc độ Symbol từ ÷ 7Msymbol/s  Tốc độ bit ngõ vào từ 1,5 ÷ 51Mbps  Tốc độ bit vận hành điều chế từ 20 ÷ 56Mbps Thái Thanh Tấn – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải 73  Ph m vi RF ngõ từ 45 ÷ 870MHz, mức tín hiệu RF tối đa ≥ 110 V Giao tiếp In/Out thiết b điều chế QAM: - ASI input Ethernet RF test out RF output Nhƣ vậy, cấu trúc t i Headend HTVC gồm có thành phần MUX, Scrambler, QAM-Modulator kết hợp l i xử lý cho luồng chƣơng trình tần số s ng mang RF Trong đ ộ MUX Scram ler đƣợc điều khiển phần mềm qu n lý chƣơng tr nh kh a mã thông qua kết nối với máy tính ho t động mơi trƣờng Ethernet, điều chế QAM cho luồng tín hiệu gồm nhiều chƣơng tr nh đƣợc t i tần số sóng mang RF Các tần số đƣợc xếp d i tần hệ thống đƣợc phân bổ theo kế ho ch B ng 3.1 thể việc phân bổ tần số cho m ng truyền dẫn hệ thống truyền hình cáp HTVC Bảng 3.1: Phân bổ tần số RF tần … DS5 số DS16 DS17 DS18 DS19 … DS42 DS43 … DS52 DS53 DS55 max MHz 85.25 … tín hiệu 495.25 503.25 511.25 519.25 … 743.25 751.25 … 823.25 831.25 847.25 A Chú gi i: HD A SD null A: Analog, tín hiệu truyền hình tương tự HD: High Definition, tín hiệu truyền hình độ nét cao SD: Standard Definition, tín hiệu truyền hình độ nét chuẩn Thái Thanh Tấn – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải 74 Đến thời điểm t i thực luận văn ch vụ chƣơng tr nh truyền hình cáp HTVC gồm c 68 k nh tƣơng tự 18 k nh độ nét cao (HD) 86 k nh độ nét chuẩn (S ) Trong đ chƣơng tr nh ng tƣơng tự đƣợc chuyển sang d ng số chƣơng tr nh tăng th m đƣợc phát theo d ng số Nhƣ vậy, gói d ch vụ DVB-C bao gồm chƣơng tr nh c ch vụ tƣơng tự chƣơng tr nh th m vào Điều nh m khuyến khích thuê bao chuyển sang sử dụng d ch vụ truyề hình số để tiến tới mục ti u ngƣng phát s ng d ng tƣơng tự Việc kết hợp luồng tần số cho khối phát tín hiệu đƣợc thực b ng cách kết nối kết hợp (Com iner) Điều ph i ý kết nối mức suy hao cƣờng độ tín hiệu qua Combiner, và, chênh lệch mức tín hiệu tƣơng tự số Hơn nữa, việc tính tốn phân phối s ng mang chƣơng tr nh số đến Headend phụ (Sub-HE) cần thiết Hình 3.4 mơ t sơ đồ kết hợp (điển hình) luồng tần số RF cho khối phát sóng t i Headend HTVC Máy phát cho Sub-HE Máy phát HE Com iner chƣơng tr nh số in out 16 15 14 13 12 11 10 Bộ khuếch đ i Bộ chia Com iner chƣơng tr nh tƣơng tự 7 in out 16 15 14 13 12 11 10 in out 16 15 14 13 12 11 10 Hình 3.4: Kết hợp luồng tần số RF cho khối phát Headend Bởi t i Sub-H phát chƣơng tr nh tƣơng tự phân bổ tần số khác biệt nên ph i thực phát riêng luồng truyền tần số s ng mang chƣơng trình số Thái Thanh Tấn – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải 75 3.3 Cấu tr c Su -Headend Trong hệ thống truyền h nh cáp tƣơng tự, cấu trúc xử lý tín hiệu Headend phụ giống với Headend Sự khác biệt đ việc xếp l i thứ tự, lo i b hay bổ sung chƣơng tr nh thông qua việc phân bổ tần số Khi triển khai hệ thống truyền hình số chƣơng tr nh lấy từ Headend d ng tƣơng tự số Nếu chƣơng tr nh theo d ng tƣơng tự sử dụng thiết b gi i điều chế ( emo ulator); đ máy thu V -C đƣợc sử dụng để thu chƣơng tr nh c tr n luồng sóng mang truyền hình số Cùng với nguồn thu từ DVB-S DVB-T, tất c chƣơng tr nh đƣợc xử lý điều chế nhƣ xếp thứ tự theo yêu cầu kinh doanh d ch vụ Một điều khác biệt nhƣ thể Hình 3.1 đ m ng truyền dẫn ph m vi cung cấp d ch vụ Sub-H độc lập với Hea en nhƣng cấu trúc m ng hoàn toàn giống Máy thu tín hiệu quang ODF Tín hiệu quang Khối máy phát RF số Xử lý tƣơng tự Bộ chia Bộ chia Đến máy thu DVB-C RF số & tƣơng tự Bộ điều chế tƣơng tự in out 16 15 14 13 12 11 10 RF tƣơng tự in out 16 15 14 13 12 11 10 Hình 3.5: Cấu trúc Sub-HE Hình 3.5 mơ t cấu trúc kết nối luồng tín hiệu Sub-H Sơ đồ hƣớng dẫn cụ thể việc truyền t i luồng chƣơng trình số s ng mang chƣơng tr nh tƣơng tự m ng truyền dẫn Sub-H để đáp ứng nhiệm vụ triển khai d ch vụ DVB-C2 tồn hệ thống Trong hình này, máy thu tín hiệu quang Thái Thanh Tấn – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải 76 làm nhiệm vụ thu tín hiệu quang chứa sóng mang tín hiệu DVB-C2 từ Headend Từ đ i tần số RF đƣợc hòa m ng với d i tần số phát truyền h nh tƣơng tự t i Sub-HE Vấn đề quan trọng việc kết nối mức tín hiệu RF (dBV) s ng mang chƣơng tr nh số chênh lệch mức tín hiệu so với s ng mang chƣơng tr nh tƣơng tự - Kết nối In/Out máy thu tín hiệu quang (Optical Receiver): RF in Optical out Tín hiệu quang ngõ vào Mơ-đun thu tín hiệu quang Khuếch đ i tín hiệu yếu Mơ-đun khuếch đ i RF out RF test out Mơ-đun xử lý số Màn hình hiển th điều khiển Hình 3.6: Sơ đồ khối máy thu tín hiệu quang Hình 3.6 mơ t sơ đồ khối máy thu tín hiệu quang Các đặc tính kỹ thuật quan trọng thiết b cần ý là: - ƣớc sóng tín hiệu quang ngõ vào kho ng 1290 ÷ 1600nm ƣớc s ng sử dụng 1310nm - Tần số ho t động từ 47 ÷ 860MHz - Cơng suất tín hiệu quang ngõ vào từ -5 ÷ +3 dBm - Mức tín hiệu RF ngõ ≥102 V Thái Thanh Tấn – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải 77 Việc liên kết truyền t i tín hiệu Hea en đƣợc thực tr n sở m ng truyền dẫn cáp quang, kết nối tín hiệu quang t i tủ phân phối ODF (Optical Distribution Frame) Mục mô t cụ thể hệ thống m ng cáp quang liên kết Headend Hệ thống m ng cáp quang liên kết Headend HUB Phú Nhuận HUB Tân Bình HUB Bình Thạnh Mở rộng quận 1,3,4,5,6,7,8,11 Bình Chánh Sub-HE HTVC Headend Hình 3.7: Cấu trúc mạng cáp quang HTVC Hình 3.7 mơ t cấu trúc m ng cáp quang liên kết HUB Sub-HE hệ thống m ng truyền dẫn HTVC Đặc tính quan trọng cấu trúc m ng cáp quang đ kết nối vòng tròn (Ring) Đối với hệ thống cáp quang, vấn đề gây kh khăn cố đứt cáp hay suy hao nhiều, cần thời gian ài để khắc phục (hàn nối, kéo cáp) Cấu tr c Ring” đ m b o tính khép kín dự phịng tốt thực truyền tín hiệu theo hƣớng ngƣợc l i Nhƣ thể hình 3.7, tr m HUB Sub-HE có v trí tƣơng đƣơng hệ thống m ng tổng thể Tuy nhiên, cấu trúc chức tr m HUB phân phối tín hiệu quang đến nút (Node) thông qua kết nối t i ODF; Thái Thanh Tấn – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải 78 đ vai trò chức Sub-HE bao gồm kh cung cấp tín hiệu nguồn thu chƣơng tr nh ngƣợc l i cho Headend Một điều khác biệt tuyến cáp quang kết nối đến HUB gồm có nhiều sợi quang, tùy vào số lƣợng nút quang phân phối theo thiết kế, nút có tối thiểu sợi (c chiều chiều về), nhƣ mơ t Hình 3.8(a) Đối với Sub-HE, cần cung cấp tuyến có sợi quang từ Hea en nhƣ H nh 3.8(b) Mặt khác, cấu trúc m ng phân phối tín hiệu từ Sub-H gồm có kết nối đến HUB ho t động độc lập với m ng ph m vi phục vụ Headend Vì thế, xem Sub-HE với m ng truyền dẫn ph m vi phục vụ riêng hệ thống d ch vụ thu nh gồm đầy đủ thành phần Đầu t Hea en đến, đƣa vào chia ODF Optical Fiber Frame Bộ chia Tín hiệu quang Đầu phân phối đến nút (a) (b) Hình 3.8: Tủ ODF trạm HUB (a); Sub-HE (b) Một số vấn đề cần quan tâm kết nối Headend Vấn đề quan tâm trƣớc ti n đ mức tín hiệu Mức tín hiệu quang (dBm) thu đƣợc ph i cố đ nh cần đƣợc theo dõi Mặc dù mức công suất quang ngõ vào thiết b thu chấp nhận ph m vi -5 ÷ +3 m nhƣng mức công suất thu ±0dBm cần thiết Sự ổn đ nh mức thu quang đ m b o cho mức RF (dBV) t i ngõ thiết b thu Điều c ý nghĩa tác động trực tiếp đến việc hịa m ng sóng mang số tƣơng tự đƣợc ràng buộc giới h n đặc tính RF m ng cáp Thái Thanh Tấn – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thơng Vận tải 79 [6] Sự suy hao tín hiệu quang tr n đƣờng truyền cần đƣợc ý Việc đối chiếu mức đo thực tế tính toán thiết kế dựa tr n sở cáp quang đƣợc sử dụng lo i đơn mo e” ƣớc sóng quang truyền dẫn 1310nm Theo đ mức suy hao kho ng 0,5dB/km Tiếp theo, vấn đề quan trọng Headend phụ chuyển t i chƣơng trình số đến thuê bao với chƣơng tr nh tƣơng tự c Để kết hợp đƣợc luồng chƣơng tr nh số với s ng mang chƣơng tr nh tƣơng tự phát ph i thực phân bổ l i d i tần RF ho t động Điều c nghĩa ph i b trống hai kho ng tần số trùng với luồng truyền thu từ Hea en hi đ i tần ho t động đƣợc phân bổ l i nhƣ mi u t B ng 3.1 Việc kết hợp t i Sub-HE ph i dựa tr n sở đặc tính RF theo chuẩn DVB [6] Thực tế hệ thống HTVC, mức tín hiệu luồng chƣơng tr nh số đƣợc điều chỉnh thấp mức sóng mang tƣơng tự 12 ÷ 14dBV Sự điều chỉnh kết hợp với mức sóng mang chƣơng tr nh số cao, tiến đến b ng mức RF chƣơng tr nh tƣơng tự, nh hƣởng không tốt đến công suất truyền t i thiết b m ng Việc kiểm tra đối chiếu luồng tín hiệu Headend Headend phụ cần thiết Ngồi luồng truyền chƣơng tr nh số, t i Sub-HE cần có c luồng truyền chƣơng tr nh tƣơng tự từ Hea en Cũng vậy, thơng suốt đƣờng truyền cáp quang dự phịng ph i ln đƣợc đ m b o Những việc đƣợc thực b ng cách kết nối t i cổng giao tiếp O F Th m vào đ cần ghi l i thơng số mức tín hiệu đo đ t đƣợc t i cổng giao tiếp in/out thiết b thu quang nhƣ ộ khuếch đ i RF Việc đ m b o ổn đ nh hệ thống phát Sub-HE cách nhanh ch ng trƣờng hợp ph i thay đổi nguồn phát thu tín hiệu quang từ Headend 3.3 Nh ng vấn đề cần quan t m hi triển hai DVB-C2 Những đặc tính kỹ thuật truyền dẫn tín hiệu nhƣ vừa nêu Mục có nh hƣởng trực tiếp đến việc qui ho ch m ng triển khai DVB-C2 Đ sở tính tốn cho việc bố trí thiết b truyền dẫn cho đ t hiệu qu cao tầm phủ Thái Thanh Tấn – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thơng Vận tải 80 sóng; bên c nh đ xếp (phân vùng) tần số RF truyền t i đồng thời d ch vụ số tƣơng tự phù hợp với đặc tính truyền dẫn Đối với kết cấu h tầng m ng cáp, cân đối kho ng cách thiết b nút quang (Optical Node) khuếch đ i (Amplifier) đƣợc tính đến trƣớc tiên Yếu tố số lƣợng thuê bao tiềm c thể kết nối đến m ng cáp Tiêu chí hàng đầu cho việc bố trí đ thiết b truyền t i n n đƣợc đặc t i v trí trung tâm khu vực th bao Đối với mức tín hiệu sóng mang RF, yếu tố quan tâm trƣớc tiên khác biệt giới h n mức tín hiệu truyền số DVB-C2 tƣơng tự cần thiết đủ để cấp cho thiết b đầu cuối thuê bao Sự chênh lệch mức tín hiệu truyền t i số tƣơng tự ch u điều chỉnh từ Headend, cho phù hợp với công suất truyền t i thiết b m ng Việc cân đối mức tín hiệu d i tần số thấp d i tần số cao đƣợc thực điều chỉnh thiết b m ng dựa kho ng cách suy hao dây dẫn ĩ nhi n ph i đ m b o r ng t i v trí thuê bao cách xa thiết b truyền dẫn thu đƣợc c tín hiệu số tƣơng tự Điều địi h i cần có xếp tần số truyền t i d ch vụ cách hợp lý Ví dụ nhƣ i tần số thấp dùng cho truyền h nh tƣơng tự d i tần số cao sử dụng truyển t i chƣơng tr nh số; vì, mức tín hiệu u cầu cho Set-top-box số thấp l i cho suy hao nhiều tần số cao o hiệu ứng a” Một điều quan trọng khác có tính đ nh đến việc lựa chọn tần số truyền t i tín hiệu m ng cáp đ trùng lắp với tần số phát sóng vơ tuyến tƣơng tự đài truyền h nh đ a phƣơng Điều gây tƣợng nhiễu xuyên k nh tác động từ bên ngồi Ngồi ra, q trình truyền t i tín hiệu đến với thuê bao cần ch ý đến nguồn nhiễu nh hƣởng đến chất lƣợng tín hiệu chƣơng trình Kết uận Tóm l i Chƣơng tr nh ày chi tiết cấu trúc hệ thống ho t động d ch vụ DVB-C2 HTVC Trong hệ thống d ch vụ truyền h nh cáp (tƣơng tự số) phòng máy (Hea en ) đƣợc xem nhƣ trái tim m ng truyền dẫn Thái Thanh Tấn – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải 81 nhƣ huyết m ch chuyển t i Cấu tr c Hea en nhƣ m ng truyền dẫn đ ng vai trò quan trọng, đ nh đến chất lƣợng d ch vụ toàn hệ thống trái tim khơng thể ngừng đập huyết m ch ph i đƣợc thông suốt Trong s n xuất kinh oanh trung tâm Hea en nơi s n xuất s n phẩm, m ng truyền dẫn phƣơng tiện vận chuyển s n phẩm đ đến với khách hàng; s n phẩm tín hiệu truyền hình Chất lƣợng tín hiệu đƣợc đ nh kiểm sốt thơng qua việc vận hành, xử lý vấn đề phát sinh, kiểm tra, b o ƣỡng thiết b Việc triển khai d ch vụ DVB-C2 nh m đáp ứng mục tiêu lâu dài HTVC b dần truyền h nh tƣơng tự, tiến tới cung cấp tất c chƣơng tr nh truyền hình số toàn hệ thống m ng cáp Tất c chƣơng tr nh truyền h nh tƣơng tự đƣợc chuyển sang d ng số gói d ch vụ DVB-C2 Cấu trúc Headend cho thấy việc tách ghép để t o thành luồng truyền tín hiệu DVB-C2 phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ liệu (tốc độ bit) nguồn thu Trong đ m ng truyền dẫn, mức tín hiệu yếu tố đ nh đến chất lƣợng tín hiệu cung cấp đến thu ao Đặc biệt giai đo n phát song song c hai d ch vụ số tƣơng tự việc điều chỉnh mức tín hiệu (RF) theo tiêu chuẩn đƣợc khuyến ngh [6] quan trọng để đ m b o chất lƣợng tín hiệu Với điều kiện nh thƣờng, việc thiết lập cấu trúc Headend hay m ng truyền dẫn đ ng theo ti u chuẩn đƣợc đƣa th hệ thống đƣợc vận hành thông suốt d ch vụ đƣợc triển khai toàn hệ thống Tuy nhiên, trình vận hành khai thác qua thời gian có phát sinh ngồi ý muốn, chí nh hƣởng tiêu cực đến chất lƣợng d ch vụ Để gi i kh khăn tránh nh hƣởng khơng tốt, cần có gi i pháp đáp ứng yêu cầu c i thiện chất lƣợng d ch vụ Thái Thanh Tấn – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải 82 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Kết uận Luận văn đƣợc hoàn thành đ ng thời gian quy đ nh Các nội ung đƣợc thực luận văn ao gồm: giới thiệu kỹ thuật hệ thống truyền h nh đƣợc triển khai thực tế; trình bày đời phát triển truyền hình số DVB hệ thứ hai; mô t hệ thống phát truyền hình số DVB hệ thứ hai; phân tích hệ thống DVB-C2; trình bày cấu trúc hệ thống ho t động d ch vụ DVB-C2 HTVC; đƣa gi i pháp nâng cao chất lƣợng d ch vụ DVB-C2 HTVC Các nội ung đƣợc thể chi tiết qua chƣơng đề tài Ngồi ra, việc thực luận văn cịn đƣợc dựa tr n sở nghiên cứu lý thuyết ứng dụng lĩnh vực truyền hình cáp kinh nghiệm công tác thực tế t i Trung tâm truyền hình cáp HTVC Chƣơng tr nh ày hệ thống phát truyền hình số theo chuẩn DVB DVB-S, DVB-T, DVB-C Các hệ thống phát truyền hình số DVB có kiến trúc hệ thống xử lý tín hiệu tƣơng tự Điều thể đặc điểm chung có tính tất yếu kh li n kết ho t động hệ thống truyền dẫn Điểm khác biệt hệ thống đƣợc nhận thấy nội dung phân tích mơ hình triển khai hệ thống Chƣơng tr nh ày phát triển công nghệ số theo thời gian, chuẩn V đƣợc nghiên cứu đƣợc chấp nhận rộng rãi nhiều quốc gia thuộc nhiều châu lục Điều t o kh tận dụng hệ thống ứng dụng đƣợc s n xuất từ nhiều công ty khác đặc biệt gi i mã tín hiệu IRD (Integrated Receiver Decoders) Chuẩn DVB – T2 ứng dụng cho d ng: thu cố đ nh ,d ng xách tay thu i động Chƣơng tr nh ày chi tiết cấu trúc hệ thống ho t động d ch vụ DVB-C2 HTVC Trong hệ thống d ch vụ truyền h nh cáp (tƣơng tự số), phòng máy (Hea en ) đƣợc xem nhƣ trái tim m ng truyền dẫn nhƣ Thái Thanh Tấn – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải 83 huyết m ch chuyển t i Cấu tr c Hea en nhƣ m ng truyền dẫn đ ng vai trò quan trọng, đ nh đến chất lƣợng d ch vụ toàn hệ thống trái tim khơng thể ngừng đập huyết m ch ph i đƣợc thơng suốt Tóm l i, luận văn hoàn thành mục ti u đặt an đầu phân tích nghiên cứu sâu hệ thống DVB-C mà Trung tâm truyền h nh cáp HTVC áp dụng; tr n sở đ đƣa gi i pháp nâng cao chất lƣợng d ch vụ DVB-C nh m đáp ứng cho việc khai thác kinh oanh đ t hiệu qu cao Một đ ng g p quan trọng luận văn sau nghiên cứu gi i pháp lý thuyết, tác gi áp ụng kết qu nghiên cứu vào thực tế t i đơn v đ t đƣợc kết qu kh quan an đầu Hơn nữa, kiến thức trình bày luận văn c thể làm tài liệu hƣớng dẫn cho phận lắp đặt, sửa chữa chăm s c khách hàng Hƣớng phát triển Đề tài Nghiên cứu ứng dụng gi i pháp lý thuyết vào thực tế nh m nâng cao chất lƣợng d ch vụ truyền hình cáp nói chung HTVC nói riêng; cập nhật vấn đề phát sinh li n quan đến nội ung đề tài để bổ sung cho tài liệu hƣớng dẫn; lấy đề tài làm sở để nghiên cứu hệ thống truyền hình OTT OTT (Over The Top) gi i pháp cung cấp nội ung cho ngƣời sử dụng dựa t ng Internet ĩnh vực đƣợc ứng dụng nhiều cung cấp nội dung truyền hình qua giao thức internet (IPTV) Video theo yêu cầu (VOD) tới ngƣời dùng cuối Ƣu lớn công nghệ OTT việc cho phép cung cấp nguồn nội ung phong ph đa ng theo yêu cầu ngƣời sử dụng vào thời điểm t i nơi đâu với thiết b phù hợp có kết nối Internet Ngồi ra, cơng nghệ cịn cung cấp nhiều lo i cơng cụ tiện ích khác mang tính ứng dụng cao nhƣ: VoIP M ng xã hội, Live Broad Casting Với nhiều ứng dụng thiết thực, cơng nghệ OTT đƣợc dự báo cịn phát triển m nh tƣơng lai trở thành xu công nghệ – Theo Dragon Multimedia Technologies Jsc (DMMT) Thái Thanh Tấn – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải 84 LỜI CẢM ƠN B ng kính trọng với lịng biết ơn sâu sắc mình, tác gi xin gửi lời c m ơn chân thành đến thầy hƣớng dẫn khoa học thực luận văn TS Trần Hoài Trung Trân trọng c m ơn Quý thầy cô Trƣờng Đ i học Giao Thông Vận T i Cơ sở Cơ sở đặc biệt thầy Bộ môn Điện - Điện tử Viễn thơng, ngƣời tận tình truyền đ t kiến thức tác gi Cám ơn an lãnh đ o quan đồng nghiệp t i Trung tâm truyền hình cáp HTVC - Chi nhánh Nam Sài Gòn t o điều kiện gi p đỡ để tác gi hồn thành luận văn Cám ơn gia đ nh b n lớp Cao Học TĐT 20-1, ngƣời chia sẻ học tập với tác gi suốt thời gian qua Xin chân thành c m ơn ! Tác gi Thái Thanh Tấn Thái Thanh Tấn – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Marcelo Sampaio De Alencar, Digital Television Systems” Federal University of Campina Grande [2] Euro DOCSIS V1.0, “RF Specifications” [3] Hervé Benoit, “Focal.Press.Digital.Television.3rd.Edition”, Feb 2008 [4] ULRICH H REIMERS, “DVB - The Family of International Standards for Digital Video Broadcasting”, 2006 [5] Lee Siak Hong “Transmission Network Systems - HFC Network Architecture”, Regional Sales Manager, SE-AsiaAugust 2002 [6] ETSI TS 101 154 V1.9.1 (2009-09) Digital Video Broadcasting (DVB); Specification for the use of Video and Audio Coding in Broadcasting Applications based on the MPEG-2 Transport Stream” [7] “Digital Headends – The BarcoNet DHE philosophy” Tim eVreese Product Manager Headends [8] Understanding DVB-T2” Digital Terrestrial Television Action Group – Digital, copyright 2009 DigiTAG [9] DVB-C2, ETSI EN 302 769, April 2009 [10] DVB-S2, ETSI EN 302 307 v1.1.2 [11] “A Companion Guide to DVB-S2” TAN RG Television [12] “Orthogonal Frequency Division Multiplexing – OFDM”, Fred Harris San Diego State University, fred.harris@sdsu.edu, Vehicular Technology Conference – 2004 Thái Thanh Tấn – Lớp Cao học KTĐT K20.1 Đại học Giao thông Vận tải