tìm hiểu mạng truyền hình cáp

Ngoài khả năng cung cấp các dịch vụ tương tác, truyền số liệu, hệ thống thiết bị trung tâm còn có thêm các nhiệm vụ như: mã hóa tín hiệu quản lítruy nhập, tính cước truy nhập, giao tiếp

Mục lục

I – GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP .3

I.1 – Các hệ thống truyền hình cáp trên thế giới 3

I.2 - Các thành phần của hệ thống truyền hình cáp 4

I.3 - Truyền dẫn tín hiệu trên mạng truyền hình cáp 7

I.3.1 - Truyền dẫn tín hiệu tương tự 9

I.3.2 - Truyền dẫn tín hiệu số 10

I.4 - Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp 11

I.4.1 - Mạng toàn cáp đồng trục 11

I.4.2 - Mạng lai HFC (Hybrid Fiber/Coaxial) 12

I.4.3 - Mạng có cấu trúc kết hợp cáp quang và cáp xoắn đồng 15

I.4.4 - Mạng toàn cáp quang 16

I.5 - Các tác động ảnh hưởng đến hệ thống 16

I.5.1 - Duy trì đáp ứng tần số biên độ 18

I.5.2 - Trễ nhóm của tín hiệu khi đi qua hệ thống cáp 18

I.5.3 - Phản hồi của hệ thống 18

I.5.4 - Nhiễu pha 19

I.5.5 - Méo khuếch đại và ảnh hưởng của chúng 19

I.5.6 - Ảnh hưởng của nhiễu do các tần số radio gây ra 19

I.6 - Hệ thống quản lí thuê bao và tính cước 20

I.7 - Khả năng dung lượng cao của hệ thống cáp 22

I.7.1 - KÜ thuËt nÐn video sè 22

I.7.2 - Video On Demand và Near Video On Demand 23

II - TRUYỀN SỐ LIỆU TRÊN MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP 24

II.1 - Giới thiệu 25

II.2 - Phân bố tần số trong hệ thống cáp 26

II.3 - Lưu lượng kênh 26

III - THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÁP HỮU TUYẾN 27

III.1 – Sơ đồ thiết kế hệ thống 27

III.1.1 – Sơ đồ tổng quát của một mạng cáp đa dịch vụ 27

III.1.2 – Sơ đồ khối tại Headend /Hub 28

III.1.3 – Các thiết bị trung tâm hệ thống truyền hình cáp hai chiều 29

III.1.5 – Kết nối hệ thống (Distribution Center) 30

III.2 – Cấu hình thiết bị 31

III.2.1 – CMTS router 31

III.2.2 - CMTS 33

III.2.3 – Cable modem 34

III.2.4 – Setop box 35

VI.1 – Các thiết bị được sử dụng: 35

VI.2 – Đặc điểm hệ thống 36

V – Hệ thống truyền hình cáp Hà Tĩnh 37

Đặc điểm: 37

V.1 - Lựa chọn công nghệ: 37

V.2 – Thiết bị triển khai trong giai đoạn 1 (Tài liệu tham khảo kèm theo) 38

V.3 – Triển khai thiết bị cho hệ thống cáp hai chiều 38

V.3.1 – Thiết kế hệ thống 38

V.3.2 – Yêu cầu dịch vụ 38

V.3.3 – Thiết bị 39

V.3.4 – Các phần mềm điều khiển 41

VI – Một số chuẩn truyền dữ liệu 42

VI.1 - Giới thiệu chung về chuẩn MPEG 42

VII – Phụ lục 42

VII.1 - Telcordia IGCS (Ver2.3) 42

VII.2 – Cisco AS5400 44

VII.3 – Cisco MGX 8000 Series 45

VII.4 – Samsung SCM 220U 47

VII.5 – Innomedia EMTA 3528 48

VII.6 – DV6000 50

MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP HỮU TUYẾN

I – GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP I.1 – Các hệ thống truyền hình cáp trên thế giới

Hệ thống truyền hình cáp xuất hiện vào những năm cuối của thập niên 40

Các hệ thống này được gọi là truyền hình ăng ten chung hay CATV (community antenna telivision) Mục tiêu ban đầu của truyền hình cáp là phân phát các chương

trình quảng bá tới những khu vực do các điều kiện khó khăn về địa hình không thểthu được bằng các ăng ten thông thường, gọi là vùng lõm sóng Nói đến truyềnhình cáp có hai loại là truyền hình cáp vô tuyến và truyền hình cáp hữu tuyến

Truyền hình cáp vô tuyến MMDS (Multiprogram Multipoint Distribution System)

sử dụng môi trường truyền sóng là sóng viba tại dải tần 900Mhz Tuy triển khaimạng MMDS rất đơn giản do chỉ dùng angten mà không cần kéo cáp đến từng nhànhưng nó có rất nhiều nhược điểm:

• Hạn chế vùng phủ sóng: do sử dụng dải tần 900Mhz, MMDS đòi hỏiangten thu và phát phải nhìn thấy nhau Vì vậy với những hộ gia đình

ở sau các vật cản lớn như các tòa nhà thì không thể thực hiện được

• Chịu ảnh hưởng mạnh bởi nhiễu công nghiệp: do sử dụng phươngthức điều chế tín hiệu truyền hình tương tự không có khả năng chốnglỗi, lại truyền bằng sóng vô tuyến, tín hiệu MMDS bị ảnh hưởng rấtmạnh bởi các nguồn nhiễu công nghiệp

• Chịu ảnh hưởng bởi thời tiết: khi thời tiết xấu, ví dụ như mưa to,sét…tín hiệu MMDS vô tuyến bị suy hao rất lớn trong không gian,dẫn đến giảm mạnh chất lượng tín hiệu hình ảnh

• Yêu cầu dải tần số vô tuyến quá lớn: mỗi kênh truyền hình cần mộtdải tần là 8Mhz, nếu muốn cung cấp 13 kênh truyền hình thì cần mộtdải thông là 13 X 8= 104 MHz Đây là một dải tần vô tuyến lớn trongkhi nguồn tài nguyên vô tuyến là rất quí giá

• Gây can nhiễu cho các đài phát vô tuyến khác: mặc dù được phầnphối một dải tần riêng, nhưng máy phát MMDS cũng như các máyphát vô tuyến khác luôn sinh ra các tần số hài bậc cao có thể ảnhhưởng đến các trạm phát sóng vô tuyến khác

• Khó khăn trong việc cung cấp dịch vụ truyền hình số:

• Không thể cung cấp các dịch vụ hai chiều:

Chính vì những khó khăn trên, MMDS đã không được phát triển một cáchrộng rãi

Truyền hình cáp hữu tuyến là hệ thống mà tín hiệu truyền hình được dẫnthẳng từ trung tâm chương trình đến hộ dân bằng một sợi cáp (cáp đồng trục, cápquang hoặc cáp xoắn) Nhờ đó người dân có thể được xem các chương trình truyềnhình chất lượng cao mà không phải sử dụng các cột angten Về góc độ kĩ thuậttruyền hình cáp hữu tuyến có những ưu điểm vượt trội so với các hệ thống truyềnhình khác:

• Ít chịu ảnh hưởng của nhiễu công nghiệp: Tín hiệu truyền hình cáp hữu tuyếnđược dẫn đến thuê bao qua các sợi cáp quang hoặc đồng trục Các sợi cáp này

có khả năng chống nhiễu công nghiệp cao hơn gấp nhiều lần so với tín hiệu vôtuyến, vì thế sẽ hạn chế tối đa nhiễu công nghiệp, đảm bảo chất lượng cho tínhiệu

• Không bị ảnh hưởng của thời tiết: Các chương trình truyền hình trên cáp sẽkhông chịu ảnh hưởng của thời tiết do khả năng cách ly và chống nhiễu tốt củacáp

• Không chiếm dụng phổ tần số vô tuyến: là một mạng thông tin hữu tuyến riêngbiệt, mạng truyền hình cáp được xây dựng sẽ cho phép cung cấp hàng chụcchương trình truyền hình mà không chiếm dụng cũng như ảnh hưởng đến phổtần số vô tuyến đã chật chội, điều này càng trở nên quí giá khi càng ngày cácđài phát thanh truyền hình mắt đất càng tăng số lượng chương trình phát sóng

• Không gây can nhiễu cho các trạm phát sóng nghiệp vụ khác: Các tín hiệutruyền trên các sợi cáp được cách ly và chống nhiễu tốt sẽ không gây ra nhiễu

vô tuyến cho các trạm phát vô tuyến khác

• Có khả năng cung cấp tốt dịch vụ truyền hình số và các dịch vụ hai chiều khác:Dải thông lớn của mạng truyền hình cáp hữu tuyến sẽ cho phép không chỉ cungcấp các dịch vụ truyền hình tương tự mà còn cho phép cung cấp nhiều cácchương trình truyền hình số, truyền hình tương tác và đặc biệt là khả năng cungcấp các dịch vụ viễn thông hai chiều, truy cập Internet, truyền số liệu tốc độcao mà một mạng viễn thông cũng khó mà đạt được

I.2 - Các thành phần của hệ thống truyền hình cáp

Mạng truyền hình cáp hữu tuyến bao gồm 3 thành phần chính: Hệ thống thiết

bị tại trung tâm, hệ thống mạng phân phối tín hiệu và thiết bị thuê bao

Hệ thống thiết bị trung tâm (Headend System): là nơi cung cấp, quản lí

chương trình cho hệ thống mạng truyền hình cáp Đây cũng chính là nơi thu thậpcác thông tin giám sát trạng thái, kiểm tra hoạt động mạng và cung cấp các tín hiệuđiều khiển mạng Ngoài khả năng cung cấp các dịch vụ tương tác, truyền số liệu,

hệ thống thiết bị trung tâm còn có thêm các nhiệm vụ như: mã hóa tín hiệu quản lítruy nhập, tính cước truy nhập, giao tiếp với các hệ thống mạng viễn thông nhưmạng Internet…

Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp là môi trường truyền dẫn tín hiệu

từ trung tâm mạng đến các thuê bao Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp hữutuyến có nhiệm vụ nhận tín hiệu ra từ các thiết bị trung tâm, điều chế, khuếch đại

và truyền vào mạng cáp, các thiết bị khác trong mạng có nhiệm vụ khuếch đại, cápnguồn và phân phối tín hiệu truyền hình đến tận thiết bị của thuê bao Hệ thốngmạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp là bộ phận quyết định đến chất lượng dịch

vụ, khoảng cách phục vụ, số lượng thuê bao và khả năng mở rộng và nâng cấpmạng

Cáp đồng trục được sử dụng rộng rãi trong việc phân phối các chương trìnhtruyền hình Đương kính chuẩn của cáp là 0.5; 0.75; 0.875 và 1 Inch Trở khángđặc tính của cáp là 75Ω Tín hiệu sẽ bị suy giảm khi truyền theo chiều dài của cáp.Lượng suy giảm phụ thuộc vào đường kính cáp, tần số tín hiệu, hệ số sóng đứng vànhiệt độ

Để có thể phân phối được tín hiệu đi xa, trên đường truyền người ta sử dụngcác bộ khuếch đại để bù lại sự suy hao, các bộ khuếch đại này đóng vai trò quantrọng khi thiết kế hệ thống Mỗi bộ khuếch đại còn chứa một bộ ổn định để bù lại

sự suy giảm ở các tần số khác nhau

Trong truyền hình cáp thường sử dụng bộ khuếch đại cầu Với trở kháng vào

chất lượng của toàn bộ kênh truyền Yêu cầu đối với một bộ khuếch đại ổn định làrất nghiêm ngặt, do có sự tích lũy độ suy hao của rất nhiều thành phần mắc nốitiếp:

- Chúng phải làm việc được trên một phạm vi dải tần số rộng, hệ sốkhuếch đại phải đạt được giá trị thích hợp tại các miền tần số cao

- Bộ ổn định có khả năng bù lại suy giảm theo tần số một cách thỏa đáng

- Bộ khuếch đại có đặc tuyến tuyến tính cao, để tránh xuyên âm và tạo racác tần số giữa các kênh

- Tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại va đặc tuyến tần số để bù lại sựthay đổi do nhiệt độ

- Tỉ số giứa tín hiệu trên nhiễu của một bộ khuếch đại riêng phải đủ cao

để chống được mức nhiễu tầng của các bộ khuếch đại

Các mạch khuếch đại đường dây chia đương trục ra thành nhiều đoạn cóchiều dài khác nhau và độ suy giảm tại tần số cao nhất bằng hệ số khuếch đại của

bộ khuếch đại Bộ ổn định được cộng thêm vào nhằm làm giảm độ khuếch đại ởtần số thấp hơn vì ở tần số càng cao độ suy giảm càng lớn Như vậy độ khuếch đạicủa mỗi đoạn trung chuyển gồm cả bộ khuếch đại ổn định là 0 dB

Một hệ thống cáp có nhiều tầng khuếch đại được mắc nối tiếp Sự thay đổi hệ

số khuếch đại hay đặc tuyến tần số của một thành phần sẽ gây ra sự thay đổi lớncủa toàn hệ thống Để duy trì sự ổn định của hệ số khuếch đại và đặc tuyến tần số,một tín hiệu pilot được cộng vào ở đầu và cuối mỗi dải băng tần Các tín hiệu này

sẽ là các tín hiệu chuẩn để theo đó các tham số của đặc tuyến tần số và hệ sốkhuếch đại được duy trì ổn định

Thiết bị tại thuê bao: Với một mạng truyền hình cáp sử dụng công nghệ

tương tự, thiết bị tại thuê bao có thể chỉ là một máy thu hình, thu tín hiệu từ mạngphân phối tín hiệu

Với mạng truyền hình cáp sử dụng công nghệ hiện đại hơn, thiết bị thuê bao

gồm các bộ chia tín hiệu, các đầu thu tín hiệu truyền hình (Set-top-box) và các

modem cáp… Các thiết bị này có nhiệm vụ thu tín hiệu và đưa đến tivi và các máytính để thuê bao sử dụng các dịch vụ của mạng: chương trình tivi, truy nhậpInternet, truyền dữ liệu…

I.3 - Truyền dẫn tín hiệu trên mạng truyền hình cáp

Tín hiệu cung cấp cho hệ thống truyền hình cáp được lấy từ nhiều nguồn khác nhau: từ hệ thống truyền hình quảng bá mặt đất, từ vệ tinh, từ vi ba hoặc được cung cấp trực tiếp từ bộ phận sản xuất chương trình Tất cả các tín hiệu đó trước khi truyền vào mạng cáp phân phối được xử lí theo sơ đồ khối dưới đây:

Đầu tiên, các tín hiệu truyền hình ở nhiều dạng điều chế khác nhau được giảiđiều chế, giải mã để đưa về mã cơ sở Các tín hiệu này cùng các byte đồng bộ

được chuyển thành định dạng khung chuẩn chuẩn MPEG-2 Theo chuẩn MPEG-2

thì dòng dữ liệu video được chia thành các gói tin có kích thước 188 bytes, trong

đó có 1 byte đồng bộ và 187 bytes thông tin

Khối Out Coding có nhiệm vụ tạo thêm các thông tin sửa lỗi cho các gói tin,thường sử dụng mã Read-Solomon Khi sử dụng mã sửa sai Reed-Solomon vớiT=8 thì mỗi gói tin được thêm vào 16 bytes sửa lỗi và nó có khả năng sửa được 8bytes lỗi trong mỗi gói tin Như vậy kích thước của mỗi gói bao gồm cả phần sửalỗi là 28-1= 255 bytes, trong đó phần mang tin là 255-16=239 bytes, nhưng kích

EnergyDispersal CodingOuterCodingOuter InterleaverInterleaverI=12I=12

WaveformShaping

WaveformShaping

QAM Modulator

IE PhysicalInterface

QAM Modulator

IE PhysicalInterface

Cable Network

Quá trình xử lí tín hiệu

gói tin được thêm vào 51 bytes được đặt giá trị toàn bằng 0 Sau khi đã mã hóaxong 51 bytes này lại bị loại bỏ, như vậy sau mã hóa kích thước mỗi gói tin video

là 204 bytes

Do mã sửa sai Reed-Solomon cũng chỉ sửa được các lỗi rời rạc lên tiếp theodòng bít được ghép xen để hạn chế khả năng sai, lỗi ở một dãy bít liên tiếp gâykhó khăn cho việc sửa lỗi ở đầu thu Sơ đồ nguyên lí chung của việc ghép xenngoại với độ sâu l=12 được minh họa trong hình vẽ dưới đây:

Bộ ghép gồm 12 nhánh, được kết nối theo kiểu vòng với các byte số liệubằng chuyển mạch đầu vào Mỗi nhánh j sẽ là một thanh ghi dịch First in-First out,với j x M ô nhớ Trong đó: M = 17 = N/I, N = 204 byte, mỗi ô của thanh ghi dịchchứa một byte Trong trường hợp này là ghép xen các bytes với nhau, chu kĩ ghépxen đúng bằng 204

Khối Baseband Shaping có nhiệm vụ chia dòng tín hiệu thành hai tín hiệu I

và Q (In-phase, Quadrature phase) để tiến hành điều chế QAM (Quadrature Amplitude Modulation) Sau cùng, tín hiệu đã được điều chế này được đưa vào

mạng cáp truyền dẫn để chuyển đến thuê bao

Truyền hình cáp sử dụng các kênh truyền nằm trong phạm vi dải thông cậndưới của băng UHF Các kênh truyền hình cáp được chia thành các băng VHFthấp, VHF giữa, VHF cao và siêu băng (superband) Căn cứ vào dải thông hay sốlượng kênh mà hệ thống có thể phục vụ người ta chia làm các hệ thống nhỏ vừahay lớn Bảng dưới đây chỉ ra một cách phân chia các hệ thống:

Dải thông Phạm vi tần số hoạt động

Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý của bộ ghép và tách ngoại

dĩ có hai cách chia là để cho mỗi kênh có thể mang được một kênh truyền hìnhtương tự, mà ở Châu Âu thì truyền hình tương tự theo tiêu chuẩn PAL có dải thông

8 MHz còn ở Bắc Mĩ và Nhật Bản truyền hình tương tự theo tiêu chuẩn NTSC códải thông là 6 Mhz Tất nhiên trong mỗi kênh này có thể truyền một kênh truyềnhình tương tự hoặc nhiều kênh truyền hình số

I.3.1 - Truyền dẫn tín hiệu tương tự

Dải thông cần thiết để truyền một kênh truyền hình tương tự theo tiêu chuẩnPAL là 8MHz, đúng bằng dải thông một kênh trong hệ thống kênh của truyền hìnhcáp Truyền dẫn tín hiệu truyền hình tương tự trên mạng có ưu điểm là giảm chiphí thuê bao Để thu được tín hiệu truyền hình tương tự, thuê bao chỉ cần một máythu bình thương, nối đường cáp với đầu nối angten và điều chỉnh máy thu củamình thu ở dải tần của kênh được phát Như vậy các thuê bao không phải đầu tưthiết bị ban đầu khi lắp đặt truyền hình cáp Tuy nhiên, các hệ thống truyền hìnhcáp hữu tuyến tương tự có một số nhược điểm sau:

• Trong thực tế, các bộ lọc thông dải trong các thiết bị điều chế tín hiệutruyền hình cáp tương tự không đạt được đặc tuyến lý tưởng, dẫn đếntín hiệu của một kênh chương trình này vẫn gây nhiễu sang các kênhliền kề, dẫn đến giảm chất lượng hình ảnh khi phát nhiều kênh chươngtrình

• Do khả năng chống nhiễu của phương thức điều chế tín hiệu tương tựkém nên nhiễu tác động vào tín hiệu trên đường truyền sẽ không thểloại bỏ được ở máy thu, dẫn đến giảm chất lượng tín hiệu

• Không thể thực hiện các dịch vụ truyền hình tương tác, truyền hình độphân giải cao (HDTV).

I.3.2 - Truyền dẫn tín hiệu số

Sự phát triển của kĩ thuật số và công nghệ thông tin, cũng đã tạo ra cuộc cáchmạng thực sự trong kĩ thuật phát thanh – truyền hình, đó là sự ra đời các chuẩntruyền dẫn truyền hình số Sự ra đời của các chuẩn truyền dẫn truyền hình số đãtạo ra những ưu điểm vượt trội so với các chuẩn truyền dẫn và phát tín hiệu truyềnhình tương tự:

• Khả năng chống nhiễu cao: Quá trình điều chế tín hiệu truyền hình số

bao gồm việc xáo trộn dữ liệu (bit-Interleaving, byte-Interleaving), các

khâu này giúp cho khả năng: khi có nhiễu đường truyền tác động vào cácnhóm bít hoặc nhóm byte, do các bít trong nhóm bị lỗi không nằm cạnhnhau thực sự trong luồng thông tin, dẫn đến số lượng bit bị lỗi trong mộtnhóm bit thông tin thực tế rất ít, điều này làm cho ảnh hưởng của nhiễugiảm xuống rất nhiều so với các tín hiệu truyền hình tương tự

• Có khả năng phát hiện và sửa lỗi: phương pháp mã hóa bít đặc biệt (mãhóa Reed-Solomon, mã hóa vòng xoắn- Veterbi), và khả năng ghép thêmcác bít để phát hiện lỗi bít và tự sửa đổi trước khi truyền tín hiệu truyềnhình số làm cho các dòng bit tín hiệu truyền hình số có thể tự phát hiện vàsửa đổi, điều này tín hiệu truyền hình tương tự không thể làm được

• Chất lượng chương trình trung thực: Do cả khả năng chống nhiễu, pháthiện và tự sửa lỗi tốt, tại phía thu tín hiệu truyền hình số sẽ được khôi phụchoàn toàn, giúp cho hình ảnh phía thu hoàn toàn trung thực như phía phát

• Tiết kiệm phổ tần và kinh phí đầu tư: Bằng cách sử dụng công nghệnén tín hiệu MPEG-2 và phương thức điều chế tín hiệu số có mức điều chếcao (QPSK,QAM,16QAM, 64QAM, 256QAM…), dải tần 8Mhz của mộtkênh truyền hình tương tự hệ PAL có thể tải được 4-8 chương trình truyềnhình số với chất lượng cao, điều này nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyêntần số và tiết kiệm cho phí đầu tư cũng như chi phí vận hành bảo dưỡngthiết bị khi muốn phát nhiều chương trình

• Khả năng thực hiện truyền hình tương tác, truyền số liệu và truy nhậpInternet: truyền hình số ra đời mở ra một lựa chọn mới cho việc truyền sốliệu và Internet Việc truyền số liệu kèm theo các chương trình truyền hìnhcho phép thực hiện dễ dàng các dịch vụ truyền hình tương tác (truyền hình

theo yêu cầu VOD, Web TV…) nhờ các kênh dữ liệu điều khiển từ hướngthuê bao đến các nhà cung cấp dịch vụ.

I.4 - Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp

Có nhiều phương án để thiết lập một mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp hữu tuyến:

- Mạng có cấu trúc hoàn toàn cáp đồng trục

- Mạng có cấu trúc lai giữa cáp quang và cáp đồng trục HFC (Hybrid Fiber/Coaxial)

- Mạng có cấu trúc kết hợp giữa cáp quang và cáp đồng xoắn

- Mạng có cấu trúc hoàn toàn cáp quang

I.4.1 - Mạng toàn cáp đồng trục

Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp đồng trục có cấu hình chủ yếu là

hình cây Hệ thống mạng truyền dẫn bao gồm các thân cáp chính (trunk), các nhánh cáp phụ rẽ ra từ các thân cáp chính (feeder) và phần cáp kết nối từ cáp nhánh đến thuê bao hộ gia đình (drop) Các thân cáp chính (trunk) truyền dẫn tín hiệu, khuếch đại và phân chia tín hiệu ra các cáp nhánh (feeder) bằng các thiết bị chia tín hiệu (Splitter) Tín hiệu đưa đến thuê bao được trích ra từ các cáp nhánh nhờ bộ trích tín hiệu (tap) và truyền đến thuê bao qua các cáp thuê bao

Trên đường đi của tín hiệu, các bộ khuếch đại tín hiệu được đặt ở các khoảngcách phù hợp để khôi phục tín hiệu bị suy hao Các bộ khuếch đại được cấp nguồnnhờ các bộ cấp nguồn đặt rải rác trên đường đi của cáp, các bộ nguồn này lấy tínhiệu từ mạng điện sở tại Các bộ khuếch đại xa nguồn được cấp nguồn cũng chínhbằng sợi cáp đồng trục dòng đến các bộ khuếch đại, dòng một chiều sẽ được táchriêng để cấp nguồn cho bộ khuếch đại.

Do truyền dẫn tín hiệu bằng cáp đồng trục có suy hao rất lớn, dẫn đến cầnphải đặt nhiều bộ khuếch đại tín hiệu trên đường truyền, dẫn đến các chi phí kháckèm theo: nguồn cấp cho bộ khuếch đại, công suất tiêu thụ của mạng tăng lên

Do sử dụng các bộ khuếch đại tín hiệu để bù suy hao cáp, nhiễu đường truyềntác động vào tín hiệu và nhiễu nội bộ của bộ khuếch đại được loại bỏ không hết vàtích tụ trên đường truyền, nên càng xa trung tâm chất lượng tín hiệu càng giảm,dẫn đến hạn chế bán kính phục vụ

I.4.2 - Mạng lai HFC (Hybrid Fiber/Coaxial)

Mạng truyền hình cáp hữu tuyến kết hợp cáp quang và cáp đồng trục HFC

(Hybrid Fiber/Coaxial) sử dụng đồng thời cáp quang và cáp đồng trục để truyền

dẫn tín hiệu Việc truyền tín hiệu từ trung tâm đến các nút quang là cáp quang, còn

từ các nút quang đến các thuê bao là cáp đồng trục

Sử dụng cáp quang để truyền dẫn tín hiệu, mạng HFC sẽ tận dụng được các

ưu điểm vượt trội của cáp quang so với các phương tiện truyền dẫn khác: dải thôngcực lớn, suy hao tín hiệu rất thấp, ít bị nhiễu điện từ, chống lão hóa và ăn mòn hóahọc tốt

Các sợi quang sản xuất với công nghệ hiện đại hiện nay cho phép truyền cáctín hiệu có tần số lên đến hàng trăm Tetra Hezt (1014 – 1015 Hz) Đây là dải thôngtín hiệu vô cùng lớn, có thể đáp ứng mọi yêu cầu dải thông đường truyền màkhông phương tiện truyền dẫn nào có thể có được

Tín hiệu quang truyền trên sợi quang hiện nay chủ yếu nằm trong hai cửa sổbước sóng quang là 1310nm và 1550nm Đây là hai cửa sổ có suy hao tín hiệu rấtnhỏ: 0,3dB/Km với bước sóng 1310nm và 0,2 dB/Km với bước sóng 1550nm.Điều này cho thấy với bước sóng 1550nm, năng lượng tín hiệu quang chỉ bị suyhao 0,2dB khu truyền trên 1 Km, trong khi đó với một sợi cáp đồng trục loại cósuy hao thấp nhất cũng phải mất 43 dB/Km tại tần số 1Ghz

Tín hiệu truyền trên sợi cáp là tín hiệu quang, vì vậy không bị ảnh hưởng bởicác nhiễu điện từ từ môi trường, dẫn đến đảm bảo được chất lượng tín hiệu trênđường truyền.

Được chế tạo từ các chất trung tính là plastic và thủy tinh, các sợi quang làcác vật liệu không bị ăn mòn hóa học vì thế tuổi thọ của sợi quang cao

Bộ trích tín hiêu (tap)

Headend

Headend

PrimaryHUB

PrimaryHUBPrimary

HUB

SecondaryHUB

SecondaryHUB

Bộ chia tín hiệu (splitter)

Hình 2.5: Mạng truyền dẫn tín hiệu cáp quang lai cáp đồng trục HFC

Mạng HFC bao gồm ba mạng con là mạng truyền dẫn (Transport segment), mạng phân phối (Distribution segment) và mạng truy nhập (Access segment).

Mạng truyền dẫn (Transport segment) bao gồm một hệ thống cáp quang và

các hub sơ cấp, nhiệm vụ của nó là truyền dẫn tín hiệu từ Headend đến các khu vực xa Các hub sơ cấp có chức năng thu/ phát quang từ/ tới các nút quang và chuyển tiếp tín hiệu quang tới các hub khác.

Mạng phân phối (Distribution segment) bao gồm hệ thống cáp quang, các

hub thứ cấp và các nút quang Tín hiệu thu quang từ các hub sẽ được chuyển thành

tín hiệu điện tại các nút quang để truyền đến thuê bao Ngược lại trong trường hợp

mạng hai chiều, tín hiệu từ mạng truy nhập (Access segment) sẽ được thu lại ở nút quang và truyền đến các hub.

Mạng truy nhập (Access segment) bao gồm các đường cáp đồng trục nối từ

các hub thứ cấp đến các thiết bị thu của thuê bao Người ta chia ra làm hai loạimạng truy nhập đồng trục là mạng truy nhập đồng trục tích cực và mạng truy nhậpđồng trục thụ động Mạng truy nhập đồng trục tích cực là mạng mà trong đó cóchứa các bộ khuếch đại tín hiệu, các bộ khuếch đại này đều tích hợp các phần tửtích cực Mạng truy nhập đồng trục thụ động là mạng mà không chứa bất kì mộtphần tử tích cực nào

Theo kinh nghiệm của các nhà điều hành mạng cáp Châu Âu và Châu Mỹ,trục trặc của mạng truyền hình cáp phần lớn xảy ra do các bộ khuếch đại và cácthết bị ghép nguồn cho chúng Các thiết bị này nằm rải rác trên mạng, vì thế việcđịnh vị sửa chữa và khắc phục chúng thông thường không thể thực hiện nhanhđược, vì thế ảnh hưởng đến chất lượng phục vụ của mạng Với mạng truy nhậpđồng trục tích cực, khi cung cấp dịch vụ hai chiều, các bộ khuếch đại cần tích hợpphần tử khuếch đại tín hiệu cho các tín hiệu ngược dòng, tức là số lượng phần tửtích cực của mạng tăng lên dẫn đến độ ổn định của mạng càng giảm Hiện nay xuhướng trên thế giới đang chuyển dần sang sử dụng mạng truy nhập thụ động, tại đókhông sử dụng bất kì một thiết bị tích cực nào, tức là bộ khuếch đại cao tần sẽkhông được sử dụng mà chỉ có các bộ chia tín hiệu, các bộ ghép hướng và các bộtrích tín hiệu thụ động Một mạng HFC chỉ sử dụng các thết bị cao tần thụ động

được gọi là mạng HFC thụ động HFPC (Hybrid Fiber/Passive Coaxial) Sử dụng

mạng truy nhập thụ động hoàn toàn sẽ tạo ra những ưu điểm lớn sau:

- Do không sử dụng các bộ khuếch đại tín hiệu mà hoàn toàn chẻ sử dụng cácthiết bị thụ động cho nên tín hiệu đến thuê bao sẽ không ảnh hưởng của nhiễu tích

tụ do các bộ khuếch đại, dẫn đến nâng cao chất lượng tín hiệu

- Các sự cố mạng sẽ giảm rất nhiều khi sử dụng hoàn toàn các thiết bị thụđộng, dẫn đến tăng độ ổn định và chất lượng phục vụ của mạng.

- Các thiết bị thụ động đều có khả năng truyền tín hiệu theo hai chiều, vì thế

độ ổn định của mạng vẫn cao khi cung cấp dịch vụ hai chiều

Tuy nhiên, việc triển khai mạng truy nhập cáp đồng trục thụ động cũng

có những nhược điểm sau:

- Do không sử dụng các bộ khuếch đại cao tần, tín hiệu suy hao trên cáp sẽkhông được bù, dẫn đến hạn chế lớn bán kính phục vụ của mạng

- Do không kéo cáp đồng trục đi xa, số lượng thuê bao có thể phục vụ bởi mộtnút quang sẽ giảm đi Để có thể phục vụ số lượng thuê bao lớn như khi sử dụngcác bộ khuếch đại tín hiệu, cần kéo cáp quang đến gần thuê bao hơn và tăng số nútquang lên dẫn đến tăng chi phí rất lớn

I.4.3 - Mạng có cấu trúc kết hợp cáp quang và cáp xoắn đồng

Với mạng kiểu này, cáp quang thực hiện nhiệm vụ truyền tín hiệu từ trungtâm đến các nút quang tại khu vực thuê bao, từ nút quang đến thuê bao sẽ là cápđồng xoắn điện thoại bình thường

Cấu trúc mạng này có ưu điểm là sử dụng mạng sẵn có của bưu điện đểtruyền tín hiệu truyền hình, do đó không cần đầu tư mới tiết kiệm chi phí ban đầu.Thực tế hiện nay tín hiệu truyền hình được truyền trên cáp đồng xoắn đượctruyền theo công nghệ DSL (Digital Subcriber Line) DSL là công nghệ được pháttriển nhằm truyền số liệu tốc độ cao trên đôi cáp đồng trục đã có sẵn Công nghệ

DSL bao gồm ba kĩ thuật: HDSL (hight – speed DSL), ADSL (Asynmetrical DSL), VDSL (very hight bit rate DSL).

Khi triển khai mạng truyền hình cáp bằng phương án kết hợp cáp quang vàcáp đồng xoắn sẽ gặp những khó khăn sau:

• Không thể truyền được tín hiệu truyền hình tương tự vì để truyền một kênhtruyền hình tương tự yêu cầu độ rộng băng thông là 6 Mhz với hệ NTSC và8Mhz với hệ PAL

• Chỉ có thể truyền được tín hiệu truyền hình số có nén và chỉ truyền được 2 đến

3 kênh truyền hình Để khắc phục điều này, người ta chỉ gửi đi kênh truyềnhình được yêu cầu Như vậy thuê bao không thể cùng một lúc xem được nhiềukênh với nhiều máy thu

• Muốn thu được tín hiệu truyền hình số theo phương pháp này, thuê bao cần

được trang bị một thiết bị gọi là Set-top-box.

• Nếu triển khai mạng kết hợp cáp quang và cáp đồng xoắn, rõ ràng hoàn toànphải dựa vào hệ thống mạng viễn thông bưu điện dẫn đến không thuận lợi vàlinh hoạt trong quá trình triển khai và điều hành mạng

Khoảng cách phục vụ (Km)

Điện thoại, Internet, truyền hình hội nghị, VOD, HDTV

Các đặc tính kĩ thuật của các công nghệ họ xDSL

I.4.4 - Mạng toàn cáp quang

Một mạng truyền dẫn quang hóa hoàn toàn từ nhà cung cấp dịch vụ đến tậnthuê bao là mơ ước của mọi nhà cung cấp dịch vụ truyền hình cũng như viễn thôngnói chung do các ưu điểm tuyệt vời của cáp quang Tuy nhiên khi triển khai mộtmạng như thế sẽ phải đầu tư ban đầu rất lớn và gặp nhiều khó khăn khác

I.5 - Các tác động ảnh hưởng đến hệ thống

Trong quá trình truyền dẫn tín hiệu phải sử dụng các thiết bị để truyền và xử

lí tín hiệu, các thiết bị tích cực và ngay cả các thiết bị thụ động cũng thêm các tínhiệu nhiễu vào tín hiệu làm cho chất lượng tín hiệu giảm Các bộ khuếch đại tínhiệu có đặc tuyến không lí tưởng gây ra nhiễu và các nhiễu này lại được khuếchđại khi đi qua các bộ khuếch đại nối tiếp nhau tích luỹ lại gây ra méo tín hiệu rấtnghiêm trọng

Nhiễu trong một hệ thống điện tử bất kỳ gây ra từ nhiều nguồn khác nhau.Nguồn nhiễu chính là chuyển động nhiệt của các electron trong các thành phần trởkháng Với hệ thống cáp ở 200C thì điện áp nhiễu nhiệt của dải tần một kênh đơn

là 1.1 microvolt hay –59.1dBmV Đây là mức nhiễu thấp nhất gọi là nhiễu nền Để

định lượng cho mức độ nhiễu của hệ thống người ta định nghĩa ra tỷ số SNR vàCNR là tỉ lệ giữa công suất của tín hiệu hay của sóng mang trên công suất củanhiễu.

Mức ngưỡng của CNR là 40 dB, dưới mức ngưỡng này thì nhiễu làm giảm

độ phân giải và độ tương phản của ảnh gây khó chịu cho người xem Hệ thống chấtlượng tốt là duy trì được CNR ở mức 46dB, hoàn hảo là 48 đến 50 dB Tăng côngsuất tín hiệu thì tỉ lệ CNR tăng, nhưng khi đó tín hiệu lại bị méo Mức tín hiệucàng cao méo sinh ra càng lớn Các bộ khuếch đại hiện đại sử dụng cấu hình cân

bằng có thể triệt bỏ hầu như toàn bộ các méo này, phần méo còn lại gọi là triple beats và được đặc trưng bởi một đại lượng là CTB (composite triple beats) Các

tham số của bộ khuếch đại xác định số lượng bộ khuếch đại ghép nối tiếp, do đóxác định khoảng cách có thể truyền được tín hiệu đến Yếu tố này được sử dụng đểthiết kế hệ thống trung kế cáp đồng trục

Giới hạn hoạt động của một hệ thống cáp được xác định bởi mức nhiễu nền

và méo tần được biểu diễn như hình vẽ dưới đây vẽ cho hệ thống ở 300MHz Hình

vẽ này chỉ ra rằng một hệ thống với 46 bộ khuếch đại có tỉ lệ CNR là 46dB vàCTB là -53dB Tuy nhiên còn có nhiều nhân tố khác ảnh hưởng đến hoạt động của

hệ thống như: sự phụ thuộc của suy giảm trong cáp và nhiễu vào nhiệt độ, mứcchịu đựng AGC và ASC, đáp ứng tần số của hệ thống, độ chính xác của việc kiểmtra thiết bị Trong ví dụ này giả sử mức thay đổi cho phép của AGC và ASC là1dB, mức thay đổi từ điểm cao nhất đến điểm thấp nhất là 3dB, độ chính xác kiểmtra thiết bị là 2dB, kết quả tổng mức thay đổi cho phép là 6dB Như vậy số bộkhuếch đại cho phép là 23 (số bộ khuếch đại giảm một nửa khi giới hạn CTB giảm6dB hoặc CNR giảm 3dB)

CNR

Như ta đã thấy phạm vi bao phủ của hệ thống cáp phụ thuộc vào số bộkhuếch đại trên đường truyền, mà số lượng này lại phụ thuộc vào nhiều yếu tố.Một trong những điều kiện để có được độ bao phủ tối đa là mỗi bộ khuếch đại phải

có đáp ứng tần số biên độ phẳng

I.5.1 - Duy trì đáp ứng tần số biên độ

Tại mỗi bộ khuếch đại, khoảng cách từ đỉnh tới đáy các nhấp nhô của đápứng biên độ–tần số không được vượt quá [N/10+1] dB, ở đây N là số bộ khuếchđại mắc nối tiếp trên đường truyền Điều này làm tối thiểu sự suy giảm của tỉ sốCNR ở các kênh rơi vào phần thấp của đáp ứng tần số Các khuyến nghị trong thực

tế qui định rằng biên độ sóng mang của các kênh cạnh nhau khác nhau không đượcquá 3 dB Tất cả các kênh phải nằm trong toàn bộ 12dB dải thông của cửa sổ đápứng

Để đánh giá đáp ứng tần số của hệ thống có hai phương pháp là quét từ50MHz đến hết dải thông của hệ thống và phân tích phổ Phương pháp quét chophép các bộ khuếch đại điều chỉnh để đạt được đáp ứng phẳng nhất Tại mỗi bộ

khuếch đại có thể được lắp một mạch điều chỉnh đáp ứng tần số gọi là mạch

mop-up Các mạch này có thể làm mất đi các đỉnh nhỏ (nhỏ hơn 1.5dB) của đáp ứng do

các bộ khuếch đại hoặc cáp gây ra

I.5.2 - Trễ nhóm của tín hiệu khi đi qua hệ thống cáp

Các bộ khuếch đại trung kế có khả năng khuếch đại theo cả hai hướng nhờcác bộ lọc kép, là bộ lọc kết hợp cả lọc thông thấp và lọc thông cao với vùng tần sốgiao nhau 40MHz Các bộ lọc này gây ra trễ nhóm làm giảm độ phân giải của hình

ảnh Các bộ lọc xuất hiện tại các headend và hub ở các kết nối với các thiết bị xử

lý kênh hoặc các bộ điều chế kênh Mỗi kênh thường chỉ có một thiết bị này, dovậy các ảnh hưởng trễ của các thiết bị này không gây ra vấn đề gì Tuy nhiên vớimột số cấu hình của các hệ thống truyền tín hiệu, các bộ lọc thêm vào các kênhđơn hoặc kênh kép có thể được thêm vào và gây ra trễ ở các hub

I.5.3 - Phản hồi của hệ thống

Sự phản hồi tín hiệu xuất hiện khi qua hệ thống cáp gây ra bởi sự không phối

hợp trở kháng, được gọi là micro-reflections Đại lượng đặc trưng cho sự phản hồi

là tỷ số về biên độ của tín hiệu truyền và tín hiệu phản xạ (return loss) Return loss càng lớn càng tốt, trong trường hợp lí tưởng tỉ số này là vô cùng lớn Nếu Return loss nhỏ, tức là tín hiệu phản xạ lại lớn, sẽ gây ra hiện tượng hình ảnh bị có bóng

mờ

I.5.4 - Nhiễu pha

Nhiễu pha được thêm vào tín hiệu gốc trong quá trình điều chế và biến đổitần số Nhiễu pha băng hẹp (20 kHz) trên kênh truyền hình tạo ra sự thay đổi mức

độ chói và mức màu xuất hiện dưới dạng một đường kẻ ngang trong hình ảnh.Mức có thể cảm nhận được của nhiễu pha trong sóng mang video là nhỏ hơn sóngmang 53dB tại 20kHz Nếu quá trình điều chế và biến đổi tần số hoạt động gần vớicác chỉ tiêu kĩ thuật, thì có thể làm suy yếu nhiễu pha đến mức không còn cảmnhận được tại tivi của khách hàng trừ khi bộ chuyển đổi có chất lượng kém

I.5.5 - Méo khuếch đại và ảnh hưởng của chúng

Kĩ thuật khuếch đại dựa trên feedforward và kĩ thuật gấp đôi công suất làm

tăng mức công suất với mức méo nhỏ hơn, tuy nhiên phần nguồn thêm vào tạo racác tín hiệu bị trễ về mặt thời gian Các tín hiệu trễ này gây ra hiệu ứng trên hìnhảnh giống như tín hiệu phản hồi lại bởi hệ thống cáp Nhưng chúng gây ra bởi các

cơ chế khác nhau, ở đây tín hiệu đến bộ khuếch đại được chia ra và khuếch đạisong song từng phần một sau đó cộng lại

Với một bộ khuếch đại feedforward các tín hiệu được xử lý trễ đi một số

dòng một cách chủ định Nếu thời gian truyền dẫn không giống nhau ở các mạchkhuếch đại song song thì các tín hiệu bị trễ các lượng khác nhau được cộng lại.Trong hầu hết các trường hợp lượng trễ khác nhau này rất nhỏ nên không tạo rabóng của ảnh, nhưng nó làm mất sự sinh động của ảnh

Trong các hệ thống truyền số kênh lớn hơn 30, CTB chính là giới hạn méo

Sự phân kênh HRC (harmonically related carriers) và IRC (incrementally related cariers) được phát triển để cực tiểu hoá sự thăng giáng của chất lượng ảnh gây ra

bởi CTB

CSO (composite second-order beats) có thể trở thành một hệ số giới hạn

trong các hệ thống có thể truyền 60 kênh hoặc hơn và sử dụng kế hoạch phân chiakênh HRC và IRC Các méo xuất hiện dưới dạng chữ chi mờ trên màn hình tivi.Các phách CSO rơi trong khoảng 0.75MHz đến 1.25MHz trên sóng mang video

I.5.6 - Ảnh hưởng của nhiễu do các tần số radio gây ra

Khi hệ thống cáp đặt gần nguồn phát sóng radio, sóng radio có thể dò vào tạonên các sóng mang giả rơi vào trong phổ tín hiệu truyền trong cáp Hiện tượng dò

là do cáp bị rạn nứt hoặc các chỗ nối chất lượng kém

Nếu các trạm truyền hình có sóng mang cùng tần số với kênh truyền hình cáp

giao thoa này là hình ảnh có bóng Bóng xuất hiện trước hình do thời gian truyềnqua không khí nhỏ hơn thời gian truyền trong cáp Nếu các tín hiệu này khôngđồng pha với nhau trên hình ảnh xuất hiện các dòng và phách nhiễu.

Trong phân kênh HRC và IRC, các thiết bị điều chế và xử lý kênh ở headend

được khoá với một dao động đồ tham chiếu Không thể nào vừa khoá pha của mộtkênh theo kế hoạch phân kênh vừa theo pha của tín hiệu sóng đất Với IRC có thểkhông khoá pha một kênh theo một nguồn tham chiếu và khoá nó với trạm sóngđất, tuy nhiên ưu điểm của nhóm khoá pha bị mất Với hệ thống HRC tần số sóngmang video nhỏ hơn 1.25MHz so với kênh tương ứng trong sóng đất Do đó khôngthể mang bất cứ một kênh nào trong các kênh phân chia sóng đất trừ khi các kênh

kề vơí kênh tương ứng này chưa sử dụng đến

I.6 - Hệ thống quản lí thuê bao và tính cước

Điều cốt yếu nhất đối với những nhà cung cấp dịch vụ truyền hình trả tiền là

có thể quản lí được vấn đề truy nhập dịch vụ thuê bao và tính cước của thuê baotheo dịch vụ Một phương pháp phổ thông và hiệu quả nhất là sử dụng các thuậttoán mã hóa tín hiệu, chỉ các thuê bao được phép của nhà cung cấp dịch vụ mới cókhả năng giải mã tín hiệu để xem Hệ thống thiết bị quản lí truy nhập của thuê bao

và tính cước được gọi là hệ thống truy nhập có điều kiện

Trong các hệ thống truy nhập có điều kiện, phương pháp mã hóa tín hiệu để

chống xem trộm được sử dụng là biện pháp xáo trộn tín hiệu (scrambling) Thực

chất việc xáo trộn tín hiệu là sắp xếp tín hiệu video theo một qui tắc đặc biệt, chỉ

có các thuê bao được cung cấp quy tắc sắp xếp lại thì mới có khả năng giải trộn tínhiệu để xem

Việc trộn tín hiệu được thực hiện tại nơi cung cấp dịch vụ, tín hiệu truyềnhình đã được trộn sẽ được truyền đến mọi thuê bao và được thu bởi các bộ thu tín

hiệu (set-top-box) Thông thường qui tắc giải trộn tín hiệu nằm ngay trong bộ thu

tín hiệu của thuê bao hoặc được cài trong một bản mạch có thể cắm vào bộ thu tín

hiệu (set-top-box), bản mạch này thường được gọi là bản mạch thông minh Ngược

lại, tín hiệu cho phép bộ giải trộn thực hiện nhiệm vụ giải trộn tín hiệu lại đượcnhà cung cấp dịch vụ gửi đến thuê bao kèm theo tín hiệu đã được trộn

Các hệ thống truyền hình trả tiền có thể là các hệ thống không đánh địa chỉhoặc đánh địa chỉ Các bộ chuyển đổi hay giải trộn tần có khả năng địa chỉ hoáđược lập trình thông qua các dăm trong hoặc chíp nhớ bán dẫn PROM để giải mãcác kênh được quyền truy nhập Sự thay đổi quyền truy nhập phải được thay đổi

vật lý bởi người quản lí Các bộ chuyển đổi có khả năng địa chỉ hoá được điều

khiển bởi các tín hiệu tạo ra bởi một máy tính ở headend Tín hiệu này đặt cấu

hình từ xa cho khả năng xem của các bộ chuyển đổi

Trong hệ thống không đánh địa chỉ, các thuê bao khác nhau đều được cungcấp một mức dịch vụ, số lượng các chương trình giống nhau Các hệ thống nàykhông cho phép các nhà cung cấp dịch vụ quản lí đến tận thuê bao, nhà cung cấpkhông thể cắt dịch vụ đến một trong một vài thuê bao ngay tại trung tâm điềuhành, và cũng không thể cung cấp các chương trình khác nhau theo sở thích củatừng thuê bao

Trong hệ thống đánh địa chỉ, mỗi thuê bao được cung cấp một địa chỉ duynhất trong hệ thống mạng, tín hiệu quản lí thuê bao, quản lí dịch vụ cũng như làcác thông tin tính phí dịch vụ có thể được truy nhập chính xác đến từng thuê bao.Ngoài ra, việc đánh địa chỉ cho các thuê bao còn cho phép các nhà cung cấp dịch

vụ quản lí mạng theo từng khu vực địa lí, rất ích lợi cho việc thống kê và phát triểnmạng, chiến lược tiếp thị và quảng cáo chương trình với khách hàng Hệ thốngquản lí theo địa chỉ cho phép các nhà cung cấp dịch vụ cung cấp các dịch vụ truyền

số liệu hai chiều, các dịch vụ truyền hình trả tiền theo thời gian xem (Pay Per View - PPV) và dịch vụ tương tác như truyền hình theo yêu cầu VoD (Video on Demand).

Hình vẽ dưới đây mô tả sơ đồ tổng quát cho một hệ thống quản lí truy nhập

có điều kiện và có khả năng đánh địa chỉ đến từng thuê bao:

Mạng quang

quản lí

Điều chế cao tần

Thông tin

phụ đi kèm

các chương

Hệ thống cho phép quyền thuê bao

Hệ thống

Mật mã cho phép giải trộn

Phát chương trình

I.7 - Khả năng dung lượng cao của hệ thống cáp

Có hai xung hướng cải tiến để có thể nâng cao dung lượng của hệ thống cáp.Vào đầu những năm 1990 người ta quan tâm nhiều đến nâng cấp đặc tính vật lí củađường truyền, đến những năm giữa thập kỉ 90 người ta lại quan tâm đến các kĩthuật nén video (DVC) và DVC đã làm cho hệ thống cáp có thể phát số lượng kênhtăng rất nhiều

I.7.1 - KÜ thuËt nÐn video sè

Các kĩ thuật nén video số kết hợp với các kĩ thuật điều chế số đã tạo ra mộtkhả năng tăng dung lượng kênh rất lớn HDTV chính là một ví dụ, tín hiệu HDTVtương tự với dải tần mỗi màu 30MHz, tổng số khoảng 100MHZ khi số hoá yêu cầumột tốc độ truyền dẫn hàng giga bit Bằng cách sử dụng DVC đã loại bỏ được sự

dư thừa trong các bức ảnh và trong một chuỗi ảnh để có thể truyền HDTV trongkênh 6MHz Không những thế DVC còn được sử dụng để ghép nhiều tín hiệutruyền hình số có độ phân giải tiêu chuẩn vào một kênh 6MHz gọi là truyền hình

độ phân giải tiêu chuẩn (SDTV)

Thu tín hiệu cao tần

Giải điều chế cao tần

Giải trộnDe-scrambling

Mạng

quang

Tách, xử lí thông tin quản lí và mật mã

Giới hạn các kênh truyền hình có thể xem

Máy thu

Thu tín hiệu tại

thuê bao

Sơ đồ thu hệ thống truy nhập có điều kiện cho truyền hình trả tiền

Một kĩ thuật khác được sử dụng trong tăng dung lượng kênh là các phươngthức điều chế Có hai phương pháp điều chế chính được sử dụng là điều chế cầuphương (QAM) và điều chế vết (VSB), mà điển hình là 256-QAM và 16-VSB.

Sự kết hợp HFC và DVC tạo ra sự thay đổi rất ấn tượng không chỉ trongtruyền hình cáp mà còn trong nhiều ứng dụng khác Video không còn là độc quyềncủa hệ thống truyền hình cáp mà từ nhiều nguỗn khác nhau: thu trực tiếp từ vệtinh, thu từ mạng thoại, cellular TV, MMDS (hệ thống phát vi ba đa điểm)

I.7.2 - Video On Demand và Near Video On Demand

VOD là bạn có thể xem video bất cứ lúc nào bạn muốn với các chức năngnhư một đầu VCR ảo, có nghĩa là bạn có thể dừng hình, tạm dừng, tua nhanh,chậm Tất cả những điều đó nghe như không thể thực hiện được, cần có sự thoảthuận với khách hàng Một câu hỏi đặt ra là mức độ như thế nào thì khách hàngchấp nhận được và sự cân nhắc giữa giá cả và sự thuận lợi

NVOD dựa trên nguyên lí Pareto, nguyên lí này nói rằng tất cả các mongmuốn chỉ tập trung vào một số chủ để thông dụng Có lẽ khoảng 80% thậm chí íthơn các chủ đề là thông dụng Tiếp theo nữa là giới hạn tần suất truy nhập dịch vụcũng như giới hạn yêu cầu của thuê bao Thay vì thuê bao có thể xem ngay lập tứcmột bộ phim bất kì mà mình yêu cầu thì một số bộ phim đang được ưa thích sẽđược phát nối tiếp trên một vài kênh Ví dụ trong hệ thống Time Warner Quantum,giả sử mỗi khi yêu cầu một bộ phim khách hàng phải đợi tối đa 30 phút, độ dàimỗi bộ phim là 2 giỏ thì mỗi bộ phim sẽ yêu cầu 4 kênh Khi đó trên mỗi kênh liêntục phát bộ phim đó lệch nhau 30 phút Với kĩ thuật nén video số khả năng tăngdung lượng kênh là rất lớn do đó có thể xem các bộ phim với thời gian đợi nhỏhơn bằng việc tăng số kênh cho mỗi bộ phim

Ta xét cụ thể một ví dụ sau: Một hệ thống cáp có tần số tối đa là 750MHz.Phạm vi từ 50 đến 450MHz để mang các kênh tương tự (Dưới 50MHz được sửdụng cho dành cho đường lên) Phổ 400 MHz này được dùng cho các dịch vụ cápthông thường Phổ tần 300MHz từ 450 đến 750 MHz chứa 50 kênh mỗi kênh6MHz Nếu chúng ta có thể nén các bộ phim trong một dòng 3Mbps và nếu sửdụng phương pháp điều chế 16VSB, 256QAM hay 64QAM tương ứng với tốc độ38.5, 38.5, 27 Mbps chúng ta sẽ có thể mang 12, 12, 9 bộ phim trong một kênh6MHz Vì vậy 50 kênh 6MHZ tương ứng với 600,600 hoặc 450 kênh ảo cho mỗi

bộ phim

Xem xét trường hợp một danh sách 10 bộ phim hay nhất được phát (mỗi bộphim dài 135 phút), mỗi bộ phim được phát trên 12 kênh ảo Như vậy thời gian đợicho yêu cầu một bộ phim nào đó là 135/12 = 11,25 phút Tiếp tục sắp xếp 20 bộphim khác vào 160 kênh mỗi bộ phim chiếm 8 kênh, thời gian đợi là 16.9 phút.Tiếp tục đặt 40 bộ phim vào 160 kênh, 60 bộ phim vào 60kênh Tóm lại chúng taphát được trong hệ thống cáp quang 130 bộ phim trong tổng số 500 kênh, và chúng

ta còn dư ra 100 kênh phục vụ cho các dịch vụ khác

II - TRUYỀN SỐ LIỆU TRÊN MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các công nghệ viễn thông và công nghệtin học, truyền hình ngày nay cũng đang phát triển để có thể đáp ứng được yêu cầungày càng cao của người dùng

Từ hệ thống truyền hình phát quảng bá phải sử dụng anten để thu sóng, tínhiệu thu không ổn định do có quá nhiều các sóng trong không gian, có những vùngkhông thể bắt được tín hiệu, người dùng có thể yên tâm về chất lượng tín hiệu, cóthể xem được nhiều kênh truyền hình trong nước và nước ngoài với hệ thốngtruyền hình cáp (CATV: Community Antena Television)

Với công nghệ truyền hình số, người xem có cơ hội được thưởng thức nhữngchương trình truyền hình độ phân giải cao, chất lượng âm thanh tốt (HDTV: HightDefinition Television) Người xem cũng có thể lựa chọn các chương trình mìnhthích để yêu cầu được xem vào bất cứ lúc nào với hệ thống truyền hình theo yêucầu (VOD: Video On Demand)

Thế giới đã bước vào một kỉ nguyên mới của thời đại thông tin bằng sự hội tụcủa các phương tiện truyền thông Hàng rào giữa các dịch vụ sẽ bị xoá bỏ, các dịch

vụ hoà nhập tạo thành một hệ thống duy nhất phục vụ các nhu cầu của ngườidùng Truyền hình cũng đi theo hướng đó với công nghệ truyền hình mới gọi làtruyền hình tương tác Khi đó người dùng có thể sử dụng truyền hình để yêu cầucác chương trình cần xem, để tham gia các chương trình đào tạo từ xa, để mua bán,

để kết nối Internet

Các dịch vụ tương tác hai chiều là yếu tố khẳng định sự phát triển trongtruyền hình viễn thông Ở đây mạng máy tính là các thiết bị xử lí thông tin trongthời gian không thực, và truyền hình là các thiết bị xử lí thông tin thời gian thực.Mạng máy tính có hiệu quả trong môi trường thông tin điểm-điểm, trong khi đótruyền hình là dịch vụ điểm-đa điểm Sự kết hợp của máy tính và truyền hình tạo

nên một hệ thống mang nhiều lợi điểm trong mạng tổng hợp Với hệ thống truyềnhình này, người dụng không chỉ có thể tự quyết định chương trình mình cần xemthông qua các lựa chọn mà có thể sử dụng truyền hình như một thiết bị cho phépthu nhận các thông tin dạng khác, như số liệu, văn bản và các dịch vụ thương mạinhư mua và bán.

Trong chương này sẽ tìm hiểu cách thức tận dụng mạng truyền hình cáp đểtriển khai các dịch vụ yêu cầu băng thông rộng như: truy nhập Internet tốc độ cao,truyền hình theo yêu cầu, điện thoại số…

II.1 - Giới thiệu

Như đã biết, thông tin băng rộng là một xu hướng phát triển tất yếu của cácmạng viễn thông Trong qua trình quá độ để xây dựng một mạng quang hoá hoàntoàn có băng thông rất lớn để tích hợp các dịch vụ thì giải pháp tận dụng dải thôngcủa mạng truyền hình cáp (mạng lai giữa cáp quang và cáp đồng trục) để truyền sốliệu là một giải pháp vừa kinh tế vừa hiệu quả Các kết nối bằng cáp đồng trục chophép bao phủ gần như toàn cầu, tạo ra một nên tảng vững chắc để cung cấp khảnăng truy nhập dữ liệu tốc độ cao tới các gia đình và doanh nghiệp nhỏ

Tuy vậy, để cung cấp được các dịch vụ viễn thông khác ngoài truyền hình thìcần phải nâng cấp hệ thống truyền hình cáp đơn hướng truyền thống lên thành các

hệ thống hai chiều hiện đại Ban đầu, các hệ thống cáp được thiết kế để cung cấpcác tín hiệu truyền hình quảng bá tới các gia đình một cách hiệu quả Để đảm bảorằng khách hàng vẫn nhận được các dịch vụ cáp bằng chính những tivi mà họ đangdùng để thu các tín hiệu truyền hình quảng bá băng vô tuyến, các nhà khai thácdịch vụ cáp tái tạo lại một phần của phổ tần số vô tuyến trong đường cáp đồng trụckín hoặc mạng cáp quang được thiết kế và sử dụng cho phân bố truyền hình cáp

Hệ thống cáp sẽ được nâng cấp với các bộ khuếch đại hai chiều được đưa vàomạng để có thể khuếch đại tín hiệu truyền đi theo cả hai hướng Hầu hết các mạngtruyền hình cáp hiện nay đều là mạng lai ghép giữa cáp sợi quang và cáp đồng

trục Các tín hiệu đi từ điểm phân phối trung tâm (headend) đến các điểm gần thuê

bao qua các đường cáp quang, sau đó chúng được truyền đi qua đường cáp đồngtrục chạy đến nhà thuê bao Các tín hiệu tần số cao sẽ truyền đến nhà thuê bao còn

các tín hiệu tần số thấp sẽ được gửi về headend phát.

Ngoài vấn đề nâng cấp mạng cáp thành một hệ thống hai chiều, còn một vấn

đề nữa cần phải quan tâm đến khi sử dụng mạng truyền hình cáp để cung cấp cácdịch vụ viễn thông, đó là phải có hệ thống các headend có chức năng kết nối với