NGHIÊN CỨU MẠNG CATV

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ NGHIÊN CỨU MẠNG CATV HÀ NỘI 15 - 9 - 2014 CATV Page 1 LỜI NÓI ĐẦU Căn cứ theo quyết định số 24/QĐ-DVTH, ngày 27/02/2006 của Giám đốc Công ty về việc thành lập Tổ Kỹ thuật và giải pháp mạng (KT&GPM) với nhiệm vụ nghiên cứu, xây dựng hệ thống thông số tiêu chuẩn cho mạng CATV hoạt động hai chiều và định hướng giải pháp phát triển các dịch vụ gia tăng trên mạng CATV. Sau một thời gian nghiên cứu, biên dịch, biên soạn và kiểm nghiệm qua kinh nghiệm, thực tế, tổ KT&GPM đã hoàn thành: “Cẩm nang kỹ thuật cơ bản truyền hình cáp”. Cẩm nang được xây dựng, tham chiếu dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật của hiệp hội SCTE, Cablelab (EuroDocsis) , các sách của các giáo sư hàng đầu trong lĩnh vực truyền hình cáp thế giới và các bài báo kỹ thuật của các chuyên gia được các hiệp hội kỹ thuật truyền hình cáp công nhận phổ biến rộng rãi. Cẩm nang là những kiến thức cơ bản được trình bày dễ hiểu với tính tổng quát cao phù hợp với những người mới tham gia lĩnh vực truyền hình cáp cũng như các chuyên gia kỹ thuật có kinh nghiệm lâu năm. Cẩm nang được hoàn thành với hi vọng mang lại cái nhìn thống nhất trong tập thể cán bộ kỹ thuật làm truyền hình cáp của Công ty, mang lại tính đồng nhất trong thiết kế, thi công và quản lý, bảo dưỡng mạng. Với những kiến thức cơ bản, hiện đại, cẩm nang là tài liệu kỹ thuật có tính ứng dụng cao, phù hợp với kỹ thuật mạng hai chiều hiện tại và trong tương lai. Trong quá trình biên soạn, cẩm nang không thể tránh khỏi các thiếu sót, tổ KT&GPM rất mong sự đóng góp ý kiến của Giám đốc công ty, ban QLDA CATV và các đơn vị trong công ty để cẩm nang được thực sự hoàn thiện. Rất mong được sự ủng hộ, động viên để tổ KT&GPM tiếp tục xây dựng Tập 2-“Cẩm nang kỹ thuật truyền hình cáp” trong thời gian tới. Tổ chân thành cảm ơn ông Lê Đình Cường- Giám đốc công ty, ông Phạm Bá Dương- Phó Giám đốc-Trưởng ban QLDA CATV. Cảm ơn ông Phan Huy Nam- Phó ban QLDA CATV phụ trách kỹ thuật, người đặt nền móng và phát triển kỹ thuật truyền hình cáp Hà nội. CATV Page 2 Cảm ơn các thành viên trong tổ Kỹ thuật và giải pháp mạng ngoài công tác chuyên môn đã vô cùng nhiệt tình, hăng say trong quá trình hoàn thành cẩm nang. Tổ Kỹ thuật và Giải pháp mạng Phó Đức Kiên- PGĐ TTXLTH: Tổ trưởng Nguyễn Thúy Quyên- Cán bộ phòng KS-TK XN XL&QLTT Trần Thanh Tuấn- Cán bộ TT QLM&CSKH Trần Việt Cường- Cán bộ phòng KH&QLKT CATV Page 3 MỤC LỤC Nội dung Trang Lời nói đầu 1 Mục lục 3 Chương I. Đặc điểm, tiêu chuẩn yêu cầu đối với mạng truyền hình cáp Hà Nội 7 I. Tiêu chuẩn truyền hình và băng thông 7 1. Tiêu chuẩn truyền hình tương tự 2. Quy hoạch tần số II. Tiêu chuẩn giao diện RF 10 1. Đặc tính truyền dẫn RF chiều xuống 2. Đặc tính truyền dẫn RF chiều lên 3. Thông số vào/ra cable modem Chương II. Cấu trúc mạng HFC 14 1. Hệ thống trung tâm Headend 2. Mạng truyền dẫn và phân phối tín hiệu 3. Mạng truy nhập Chương III. Đặc tính kỹ thuật truyền dẫn 22 I. Nhiễu và méo hài trong phần mạng cáp đồng trục 22 1. Nhiễu và các ảnh hưởng của nhiễu 2. Méo hài 3. Phương pháp cân bằng nhiễu và méo hài II. Tính toán nhiễu, méo hài trên mạng xuôi chiều 29 III. Nhiễu trên mạng ngược chiều 31 1. Nhiễu nhiệt 2. Tạp âm đường truyền dẫn 3. Nhiễu thâm nhập 4. Khắc phục nhiễu trong hệ thống mạng ngược chiều Chương IV. Phương pháp khảo sát, thiết kế mạng 36 I. Khảo sát, thiết kế mạng đồng trục xuôi chiều 36 1. Thiết kế node quang 2. Thiết kế mạng đồng trục 3. Nguồn cung cấp 4. Tính toán suy hao 5. Thiết kế đầu cuối thuê bao và các khu chung cư II. Khảo sát, thiết kế mạng đồng trục ngược chiều 43 1. Thiết kế số thuê bao trên node quang và CMTS CATV Page 4 2. Về thiết kế mạng đồng trục 3. Tính toán suy hao 4. Độ rộng băng thông kênh ngược chiều III. Khảo sát, thiết kế mạng quang 54 1. Nguồn công suất quang 2. Suy hao cáp 3. Suy hao độ võng cáp 4. Dự phòng cáp 5. Suy hao của các mối hàn gia nhiệt và hàn cơ học 6. Số các mối hàn nối 7. Suy hao quang 8. Suy hao dự phòng 9. Loại cáp quang 10. Ví dụ thiết kế hệ thống mạng quang 11. Thiết bị chia quang 12. Suy hao connector 13. Tính toán suy hao tổng thể mạng IV. Hồ sơ thiết kế 60 1. Đối với hồ sơ thiết kế mạng đồng trục 2. Đối với hồ sơ thiết kế mạng quang Chương V. Độ gain đơn vị, phương pháp thiết kế và cân chỉnh khuếch đại 62 I. Thế nào là độ gain đơn vị 62 II. Độ gain đơn vị hướng xuôi chiều 62 III. Độ gain đơn vị hướng ngược chiều 65 IV. Cân chỉnh khuếch đại 67 1. Lắp đặt và cân chỉnh khuếch đại hướng xuôi chiều 2. Cân chỉnh khuếch đại hướng ngược chiều Chương VI. Những vấn đề chú ý trong thi công 76 I. Những chú ý trong thi công 76 1. Phần mạng quang 2. Phần mạng đồng trục 3. Phần mạng thuê bao 4. Đo kiểm, cân chỉnh tín hiệu 5. Yêu cầu an toàn trong thi công II. Một số vấn đề thường gặp trong thi công mạng 2 chiều 78 Chương VII. Hệ thống ký hiệu thiết bị mạng HFC 82 I. Chú ý 82 II. Thực hành vẽ 82 III. Các ký hiệu 82 CATV Page 5 1. Cột điện 2. Các thành phần hỗ trợ cáp 3. Mấu neo, móc và néo 4. Ký hiệu khác 5. Thiết kế đi ngầm 6. Các vị trí xử lý tín hiệu 7. Các loại khuếch đại 8. Các bộ chia đường trục 9. Thiết bị nguồn 10. Các thiết bị trên đường dây 11. Bộ chia thuê bao 12. Bộ chia đầu cuối 13. Các loại cáp đồng trục 14. Các thiết bị quang 15. Các ký hiệu về điểm hàn nối quang 16. Các ký hiệu quang khác 17. Các khối dữ liệu Chương VIII. Thông số kỹ thuật tiêu chuẩn một số thiết bị, vật tư 91 I. Cáp 91 1. Cáp đồng trục treo QR540 2. Cáp phân phối RG11 3. Cáp thuê bao RG6 II. Khuếch đại 94 1. Khuếch đại trục 2. Khuếch đại nhánh III. Thiết bị quang 97 1. Node quang IV. Thiết bị thụ động 99 1. Bộ chia đều và định hướng mạng trục 2. Bộ chia nhiều cổng ra mạng trục 3. Bộ chia đều và định hướng mạng nhánh 4. Bộ chia nhiều cổng ra mạng nhánh V. Connector 108 1. 5/8 connector cho cáp QR540 2. “F” Male connector cho cáp QR540 3. Connector nối cáp QR540 4. 5/8 adapter 5. 3/8 adapter 6. 3/8 connector chocáp RG11 7. 3/8 connector chocáp RG6 CATV Page 6 8. Đầu PHTK 75Ohm mạng trục 9. Đầu PHTK 75Ohm mạng nhánh VI. Nguồn cung cấp Tài liệu tham khảo 110 CATV Page 7 CHƯƠNG I ĐẶC ĐIỂM, TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT YÊU CẦU ĐỐI VỚI MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP HÀ NỘI I. Tiêu chuẩn truyền hình và băng thông: 1. Tiêu chuẩn truyền hình tương tự: Căn cứ theo đặc điểm kỹ thuật Ngành Phát thanh-Truyền hình Việt nam, mạng truyền hình cáp Hà nội khai thác dịch vụ truyền hình tương tự theo tiêu chuẩn PAL D/K với các thông số kỹ thuật như sau: STT Tên thông số Giá trị 1 Số lượng dòng/ảnh 625 2 Tần số quét dòng (Hz) 50 3 Tần số quét mành (Hz) 15625 4 Dải thông/kênh (MHz) 8 5 Băng thông sóng mang video (MHz) 6 6 Khoảng cách giữa sóng mang video và audio (MHz) 6.5 Hình I.1: Mô tả tiêu chuẩn PAL D/K 2. Quy hoạch tần số: Nhằm đáp ứng yêu cầu về mục tiêu, chất lượng kỹ thuật và định hướng phát triển, mạng truyền hình cáp Hà nội sử dụng quy hoạch tần số với phân bổ các dải tần như sau: CATV Page 8 STT Dải tần số (MHz) Mục đích sử dụng 1 5 – 65 Tín hiệu ngược dòng cho các dịch vụ gia tăng như: Internet, VOD, IP phone… 2 65 – 85 Băng thông cách ly chiều lên/xuống 3 88 – 108 Tín hiệu truyền thanh điều chế FM 4 110 – 750 Tín hiệu truyền hình 1 chiều tương tự và số 5 750 - 862 Tín hiệu xuôi dòng cho các dịch vụ gia tăng như: Internet, VOD, IP phone… Quy hoạch chi tiết: + Tần số truyền hình tương tự theo tiêu chuẩn OIRT PAL D/K: Dải thông Kênh Dải thông Sóng mang hình ảnh Sóng mang âm thanh Euro-DOCSIS Tần số phát mới Off- Air Ghi chú [MHz] 5.0 - 48.5 Upstream Channels 5.0 - 65.0 MHz I 1 48.5-56.5 VHF-L 2 58-66 II 3 76-84 4 84-92 Radio FM Band (88-108) MHz 5 92-100 100 – 110 A A1 110-118 111.25 117.75 CATV Programs A2 118-126 119.25 125.75 A3 126-134 127.25 133.75 A4 134-142 135.25 141.75 A5 142-150 143.25 149.75 A6 150-158 151.25 157.75 A7 158-166 159.25 165.75 A8 166-174 167.25 173.75 III 6 174-182 175.25 181.75 VHF-H Off Air HN 7 182-190 183.25 189.75 8 190-198 191.25 197.75 9 198-206 199.25 205.75 Off Air VTV1 10 206-214 207.25 213.75 11 214-222 215.25 221.75 Off Air VTV2 12 222-230 223.25 229.75 F F1 230-238 231.25 237.75 YN-1 F2 238-246 239.25 245.75 Channel V F3 246-254 247.25 253.75 Rai International F4 254-262 255.25 261.75 ABC-Aus F5 262-270 263.25 269.75 ChannelNewAsia F6 270-278 271.25 277.75 F7 278-286 279.25 285.75 F8 286-294 287.25 293.75 F9 294-302 295.25 301.75 S S21 302-310 303.25 309.75 S-Band S22 310-318 311.25 317.75 CATV Page 9 S23 318-326 319.25 325.75 S24 326-334 327.25 333.75 S25 334-342 335.25 341.75 S26 342-350 343.25 349.75 S27 350-358 351.25 357.75 S28 358-366 359.25 365.75 S29 366-374 367.25 373.75 S30 374-382 375.25 381.75 S31 382-390 383.25 389.75 S32 390-398 391.25 397.75 S33 398-406 399.25 405.75 S34 406-414 407.25 413.75 S35 414-422 415.25 421.75 S36 422-430 423.25 429.75 S37 430-438 431.25 437.75 S38 438-446 439.25 445.75 S39 446-454 447.25 453.75 S40 454-462 455.25 461.75 S41 462-470 463.25 469.75 IV 21 470-478 471.25 477.75 VTV-1 UHF 22 478-486 479.25 485.75 Off Air VTV3 23 486-494 487.25 493.75 VTV-2 24 494-502 495.25 501.75 Off Air HTY 25 502-510 503.25 509.75 VTV-3 26 510-518 511.25 517.75 Off Air DVB-T 1 27 518-526 519.25 525.75 VTV-4 28 526-534 527.25 533.75 VTC-1 29 534-542 535.25 541.75 Off air VTC1 30 542-550 543.25 549.75 HTV-9 31 550-558 551.25 557.75 Hanoi TV 32 558-566 559.25 565.75 Vietnamnet TV 33 566-574 567.25 573.75 TV5 Asie 34 574-582 575.25 581.75 Off Air DVB-T 2 35 582-590 583.25 589.75 StarSport 36 590-598 591.25 597.75 SuperGold 37 598-606 599.25 605.75 Real Marid 38 606-614 607.25 613.75 CCTV-4 Radio Astronomy 39 614-622 615.25 621.75 DW AV 40 622-630 623.25 629.75 HBO 41 630-638 631.25 637.75 Cinemax 42 638-646 639.25 645.75 XingKong 43 646-654 647.25 653.75 AXN 44 654-662 655.25 661.75 HCaTV 45 662-670 663.25 669.75 Hatay TV 46 670-678 671.25 677.75 Cartoon NW 47 678-686 679.25 685.75 PHouse Disney 48 686-694 687.25 693.75 Disney Channel 49 694-702 695.25 701.75 Off Air HN 50 702-710 703.25 709.75 Discovery 51 710-718 711.25 717.75 FashionTV+VOH 52 718-726 719.25 725.75 MTV 53 726-734 727.25 733.75 KBS 54 734-742 735.25 741.75 NHK [...]... QAM - 16 4 Tc mó húa ký t 160 Ksym/sec CATV QAM-16: QPSK: 68 115 dBV 68 118 dBV Page 12 320 Ksym/sec 640 Ksym/sec 1280 Ksym/sec 2560 Ksym/sec 5 rng bng thụng 200 KHz 400 KHz 800 KHz 1600 KHz 3200 KHz 6 Tr khỏng u ra 75 7 Suy hao phn x u ra > 6dB (5-65 MHz) 8 Connector u F chun ISO16924 (chung vi u vo) CATV Page 13 CHNG II H THNG MNG CATV Mt mng truyn hỡnh cỏp CATV cú cu trỳc c bn nh sau: - H thng... tuyn phớa sau cng mt tớn hiu Ngy nay mng CATV thng dựng cu trỳc theo kiu HFC nhm gim chi phớ trong khi vn thu c hiu qu cao v phm vi bao ph tớn hiu ln Ngay c khi vi nhng khong truyn ngn thỡ s kt hp gia cỏp quang v cỏp ng trc cng cho ngi thit k h thng a ra gii phỏp v chi phớ thp nht cho mi phn ca mng truyn hỡnh cỏp CATV CATV Page 22 CHNG III C TNH NHIU TRONG MNG CATV I Gii thiu: Nhiu (Noise) theo IEEE... phối n Mạ ng truy nhập Hì II.1 Cấu trúc mạ ng truyề hì cá p CATV nh n nh Cn c vo loi thit b s dng trong mng truy nhp, ngi ta chia mng CATV thnh 2 dng: HFC v HFPC - Mng truyn hỡnh cỏp hu tuyn kiu HFPC: l mng lai gia cỏp quang v cỏp ng trc m trong ú phn mng truy nhp ch dựng cỏc thit b th ng chia tớn hiu m khụng cú bt c mt thit b tớch cc no CATV Page 14 Mng truyn hỡnh cỏp hu tuyn kiu HFC: l mng lai gia... quan nh CMTS, Telephone Switch kt ni vi mng vin thụng bờn ngoi Trong quỏ trỡnh ny, b phn tớnh cc (Billing) tớnh cỏc dung lng trao i ca khỏch hng xỏc nh phớ s dng hng thỏng CATV Page 15 Hỡnh II.2: S tng quỏt h thng Headend HCATV 2 Mng truyn dn v phõn phi tớn hiu: L mụi trng truyn dn tớn hiu t Headend n cỏc node quang FN(Fiber Node) nh cỏc tuyn cỏp quang in hỡnh l mt hay nhiu mch vũng cỏp quang kt... CSOs CSOttl = -10log 10 10 10 10 10 10 CTBd CTBt CTBs CTBttl = -20log 10 20 10 20 10 20 b Bi toỏn thc t hin nay: CATV Page 32 C/N: Cn c theo c tớnh truyn dn vụ tuyn chiu xung ca tiờu chun Euro-DOCSIS: - C/Nttl phi ln hn hoc bng 44dB - C/Nh ti HE HCATV hin nay trung bỡnh bng 48dB - Hin nay, cha s dng set-top-box nờn khụng cú nhiu do thit b ny gõy ra, do vy coi nh khụng cú thnh phn... -62.7dBc CATV Page 33 Nh vy, CTB ca phn mng ng trc ti a bng: -63.4dBc T õy, ta ỏp dng phng phỏp cõn bng nhiu-hi xỏc nh mc tớn hiu t ti u vo khuch i v s lng tng khuch i m bo phn mng ng trc cú C/N ti thiu bng: 49.6 dB v CTB ti a bng: -63.4dBc c Phng phỏp tra bng tớnh C/N, CTB, CSO: Di õy, cm nang gii thiu cỏch tớnh tng, hiu C/N, CTB, CSO theo cỏch tra bng khụng cn s dng mỏy tớnh: Bng tra tớnh CTB: CATV. .. truyn dn t 1 n 16 kờnh m cũn kộo di tuyn quang (S dng si cỏp quang n mode v loi connector cú phn x thp APC cho phộp h thng cú th truyn i xa hn 60km m khụng phi dựng khuch i quang) Do ú lm gim chi phớ mng CATV Page 17 - Cụng ngh s dng cỏc thit b quang tớch cc tr thnh in hỡnh trong xu th phỏt trin mng Vic dựng cỏc b khuch i quang si cú pha tp cht Eribium (EDFA) lm tng khong cỏch truyn dn n hn 100km, thm... phộp khong 60km thỡ vi bc súng 1550nm, khong cỏch ú l 150km Cỏc h thng thụng tin si quang hin nay, nht l cỏc h thng tc bit cao, phn ln hot ng vựng bc súng 1550nm nhm dựng cỏc b khuch i quang si pha tp CATV Page 18 Erbium (EDFA) tng c ly truyn dn Tuy vy, si quang n mode tiờu chun( si G.625) cú h s tỏn sc ti vựng bc súng ny l rt ln(18ps/nm*km @1550nm) trong khi ú ti bc súng 1310nm thỡ h s tỏn sc ch l... Cấu trúc mạ ng truyề dẫn tí hiệ quang đ giản nh n n u ơn S cu trỳc mng truyn dn tớn hiu quang(Hỡnh II.4) trờn cho bit s b chi tit mt s thit b trong mng quang Tớn hiu sau khi c x lý ti Headend c a ra CATV Page 19 ngoi mng thụng qua cỏp si quang, n cỏc trm lp HUB Ti õy tớn hiu c a vo mỏy thu, mỏy phỏt quang, cỏc b chia quang theo t s cp n cỏc node quang FN Node quang lm nhim v chuyn i tớn hiu quang... v tớch cc Mng truy nhp kiu th ng (HFPC) - c im ca mng HFPC: + ỏp ng c cỏc yờu cu xõy dng theo mng 1 chiu hay 2 chiu + S dng node quang cú cụng sut ln + Mng quang chim t trng ln trong ton b mng tng th CATV Page 20 + Mng ng trc ch cú cỏc tuyn trc chớnh v tuyn cỏp thuờ bao vi cỏc thit b chia th ng + Kh nng phc v t 400-600 thuờ bao/node quang - u im: + Cht lng tớn hiu tt do khụng s dng cỏc b khuch i + . pháp mạng (KT&GPM) với nhiệm vụ nghiên cứu, xây dựng hệ thống thông số tiêu chuẩn cho mạng CATV hoạt động hai chiều và định hướng giải pháp phát triển các dịch vụ gia tăng trên mạng CATV. . CATV Page 14 CHƯƠNG II HỆ THỐNG MẠNG CATV Một mạng truyền hình cáp CATV có cấu trúc cơ bản như sau: - Hệ thống trung tâm Headend - Mạng truyền dẫn và phân phối tín hiệu - Mạng. truyÒn h×nh c¸ p CATV HP Căn cứ vào loại thiết bị sử dụng trong mạng truy nhập, người ta chia mạng CATV thành 2 dạng: HFC và HFPC. - Mạng truyền hình cáp hữu tuyến kiểu HFPC: là mạng lai giữa