Đo kiểm đánh giá can nhiễu mạng truyền hình cáp

Để cung cấp tín hiệu cho khu vực thung lũng này ông John Walson đã nghĩ ra giải pháp đặt bộ antenna trên các đỉnh núi cao, sau đó tín hiệu được đưa đến các bộ lưu trữ và truyền đến từng

1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

HOÀNG MẠNH HÙNG

ĐO KIỂM ĐÁNH GIÁ CAN NHIỄU

MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP

Ngành: Công nghệ Điện Tử Viễn Thông

Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử

Mã số: 60 52 70

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ

VIỄN THÔNG

Mục Lục

CHÚ THÍCH THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 6

MỞ ĐẦU 8

1.1 Sơ lược lịch sử phát triển truyền hình cáp 9

1.1.1 Sơ lược về tình hình phát triển truyền hình cáp 9

1.1.2 Truyền hình cáp ở Việt Nam 10

1.1.3 Truyền hình cáp trên địa bàn một số tỉnh khảo sát 11

1.2 Hệ thống truyền hình cáp, nguyên lý, sơ đồ khối mạng 12

1.2.1 Tổng quan mạng truyền hình cáp 12

1.2.2 Các hệ thống truyền hình cáp 13

1.2.3 Đặc điểm tín hiệu truyền trong cáp 16

1.2.4 Nguyên lý của một hệ thống truyền hình cáp CATV – HFC: 24

CHƯƠNG 2 - HIỆN TRẠNG TRIỂN KHAI MẠNG VÀ CÁC BỘ KHUẾCH ĐẠI 42

2.1 Truyền hình cáp EG 42

2.1.1 Hiện trạng triển khai 42

2.1.2 Bộ khuếch đại 43

2.1.3 Nhận xét 46

2.2 Truyền hình cáp ALPHA 46

2.2.1 Hiện trạng triển khai 46

2.2.2 Bộ khuếch đại 47

2.2.3 Nhận xét 48

2.3 Truyền hình cáp Minh Trí 48

2.3.1 Hiện trạng triển khai 48

2.3.2 Bộ khuếch đại 49

2.3.3 Nhận xét 50

2.4 Truyền hình cáp Thái Bình 51

2.4.1 Hiện trạng triển khai 51

2.4.2 Bộ khuếch đại 51

2.4.3 Nhận xét 52

2.5 Truyền hình cáp Nam Định 53

2.5.1 Hiện trạng triển khai 53

2.5.2 Bộ khuếch đại 53

2.5.3 Nhận xét 55

2.6 Truyền hình cáp Hải Phòng 55

2.6.1 Hiện trạng triển khai 55

2.6.2 Bộ khuếch đại 57

2.6.3 Nhận xét 58

2.7 Một số mạng khác trên địa bàn 59

CHƯƠNG 3 - PHƯƠNG PHÁP ĐO XÁC ĐỊNH CAN NHIỄU TỪ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP 60

3.1 Một số can nhiễu điển hình 60

3.1.1 Can nhiễu của truyền hình cáp EG – Hải phòng gây ra cho mạng dùng riêng của Công ty Việt Phương 60

3.1.2 Can nhiễu của Truyền hình cáp Hải Phòng đối với mạng thông tin di động CDMA450 của EVN Telecom tại Hải Phòng: 61

3.2 Kinh nghiệm, phương pháp đo 64

CHƯƠNG 4 - ĐO KIỂM PHÁT XẠ RÒ RỈ TỪ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG GÂY CAN NHIỄU 76

4.1 Đo kiểm phát xạ rò rỉ theo chuẩn của một số loại khuếch đại tín hiệu truyền hình cáp 76 4.1.1 Các thiết bị đo sử dụng và sơ đồ triển khai thiết bị đo 76

4.1.2 Các bước tiến hành đo 77

4.1.3 Kết quả đo khảo sát (đã quy chuẩn theo khoảng cách đo 10m) 77

4.2 Đánh giá chất lượng các bộ khuếch đại hiện đang sử dụng trên mạng và khả năng gây can nhiễu của chúng đối với các mạng thông tin vô tuyến đã được cấp phép 82

4.2.1 Đánh giá chất lượng các bộ khuếch đại hiện đang sử dụng 82

4.2.2 Khả năng gây can nhiễu 84

4.3 Nguyên nhân rò rỉ tín hiệu của các bộ khuếch đại truyền hình cáp 85

4.3.1 Do phát xạ mạch in bộ khuếch đại 86

4.3.2 Nguyên nhân do phối hợp trở kháng 86

4.3.3 Do các đầu connector bị hở 86

4.3.4 Nguyên nhân do tiếp đất thiết bị 86

4.3.5 Các nguyên nhân khác 87

4.4 Biện pháp khắc phục 87

4.5 Đánh giá vùng, kênh tần số có khả năng bị can nhiễu cần đo kiểm 88

4.5.1 Nghiệp vụ lưu động hàng không 89

4.5.2 Nghiệp vụ lưu động mặt đất thoại tương tự F3E 96

4.5.3 Nghiệp vụ lưu động mặt đất CDMA450 MHz 98

4.6 Khuyến cáo việc sử dụng, triển khai lắp đặt các phần tử trên mạng cáp đồng trục- mạng truyền hình cáp 99

4.6.1 Các quy định về quản lý và sử dụng hệ thống truyền hình cáp 99

4.6.2 Một số khuyến cáo việc sử dụng, triển khai lắp đặt các phần tử trên mạng cáp đồng trục- mạng truyền hình cáp 100

KẾT LUẬN 102

TÀI LIỆU THAM KHẢO 101

CHÚ THÍCH THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

Radioélectriques

EUT Equipment Under Test

Standardization Sector

MPEG - 4 AVC Moving Picture Experts Group 4 - Advanced Video Coding

MỞ ĐẦU

Thời gian gần đây, số vụ can nhiễu của các mạng đài đã được cấp phép có xu hướng gia tăng ảnh hưởng nghiêm trọng đến an toàn thông tin Việc can nhiễu với tần suất lớn gây khó khăn cho sự hoạt động của các mạng đài và tổn thất rất lớn về mặt thời gian cũng như công sức xử lý nhiễu cho cơ quan quản lý Có nhiều vụ can nhiễu

mà nguồn can nhiễu được xác định là do các bộ khuếch đại lặp của mạng truyền hình cáp không đảm bảo tương thích điện từ trường gây ra Các vụ can nhiễu này xảy ra trên diện rộng, mất rất nhiều thời gian và công sức để xử lý

Để có thể chủ động trong việc xử lý can nhiễu cần có những nghiên cứu, đánh giá cụ thể về khả năng gây can nhiễu của các bộ khuếch đại tín hiệu trên đối với các mạng đài Vô Tuyến Điện Qua đó đưa ra phương pháp xác định, giải quyết và khắc phục triệt để can nhiễu

Xuất phát từ mục đích trên, từ thực tế công tác tại Trung Tâm Đo Lường – Cục Viễn Thông, cùng với sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Kim Giao, em đã tìm hiểu

nghiên cứu hoàn thành đề tài “Đo kiểm đánh giá can nhiễu mạng truyền hình cáp”

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP

1.1 Sơ lược lịch sử phát triển truyền hình cáp

Thuâ ̣t ngữ CATV (Cable Television) xuất hiê ̣n đầu tiên vào năm 1948 tại Mỹ khi người ta thực hiê ̣n thành công hê ̣ thống truyền hình cáp hữu tuyến Pennsylvania là một khu vực miền núi của nước Mỹ, nơi sóng vô tuyến mặt đất không thể bao phủ tới được Để cung cấp tín hiệu cho khu vực thung lũng này ông John Walson đã nghĩ ra giải pháp đặt bộ antenna trên các đỉnh núi cao, sau đó tín hiệu được đưa đến các bộ lưu trữ và truyền đến từng hộ gia đình thông qua hệ thống khuếch đại và cáp đồng trục CATV lúc đầu được hiểu là truyền hình hữu tuyến (Cable Television)

Mô ̣t năm sau , cũng tại Mỹ hệ thống truyền hình anten chung (CATV – community Antenna Television ) cung cấp dịch vu ̣ thuê bao bằng đường truyền vô tuyến đã được tri ển khai Từ đó, thuâ ̣t ngữ CATV được dùng để chỉ chung cho các hê ̣ thống truyền hình cáp vô tuyến và hữu tuyến Trên khắp các thành phố nước Mỹ, rất nhiều nhà cung cấp áp dụng mô hình của John Walson để xây dựng mạng truyền hình cáp cung cấp tín hiệu truyền hình đến các hộ gia đình Năm 1952 đã có 70 hệ thống cung cấp dịch vụ truyền hình cáp với 14000 thuê bao.Với sự trợ giúp của Milton Shapp truyền hình cáp phát triển với tốc độ nhanh chóng khắp nước Mỹ Cuối những năm 1960 truyền hình cáp bắt đầu thể hiện nhiều ưu việt so với truyền hình vô tuyến

về cả chất lượng tín hiệu và khả năng phủ sóng, trở thành một ngành công nghiệp thương mại Năm 1964 cả nước Mỹ đã có 800 hệ thống cấp tín hiệu truyền hình cáp với 850.000 thuê bao

Mục tiêu ban đầu của truyền hình cáp là cung cấp các chương trình quảng bá tới những khu vực do các điều kiê ̣n khó khăn về đi ̣a hình không thể thu được bằn g các anten thông thường, gọi là vùng lõm sóng Song do có nhiều ưu việt, giải quyết được những vấn đề mâu thuẫn giữa viê ̣c gia tăng kênh phát sóng với tình tra ̣ng ca ̣n kiê ̣t tần số và vấn đề can nhiễu, CATV phát triển không chỉ ở những vùng lõm mà còn mở rộng

ở những vùng có thể thu sóng tốt, dân cư đông đúc

Truyền hình cáp CATV ngày nay đã trở lên quen thuộc với nhiều quốc gia trên thế giới, phát triển song hành cùng với hệ thống truyền hình vệ tinh DTH Có nhiều quốc gia đã phát triển cáp số thay cho cáp tương tự, và thực hiện mạng cáp quang đến tận thuê bao nhằm nâng cao chất lượng đường truyền cũng như tăng dung lượng

tiền, truyền dữ liệu, thoại VoiP,…trên mạng cáp Đây là hướng phát triển phù hợp với

xu thế phát triển xa lộ thông tin, đáp ứng yêu cầu của người sử dụng

1.1.2 Truyền hình cáp ở Việt Nam

Truyền hình trả phí Pay TV bắt đầu tại Việt Nam từ năm 1993 Khởi đầu tại TPHCM là Công ty Truyền hình cáp Saigontourist (SCTV – liên doanh giữa Đài Truyền hình Việt Nam và Tổng công ty Du lịch Sài Gòn) Phát triển mạng thuê bao khá nhanh là Trung tâm truyền hình cáp Đài truyền hình TPHCM (HTVC), trong vòng 5 năm hình thành số lượng khách hàng đã có trên 400.000 thuê bao HTVC hiện cung cấp khoảng 60 kênh trên mạng cáp và đang triển khai chương trình HD chất lượng cao HTVC có 8 nhà đầu tư cùng khai thác và cung cấp dịch vụ trên địa bàn TPHCM Ngoài ra, HTVC đang mở rộng cáp đến các tỉnh và thành phố lân cận

Ngày 20/09/1995, Trung tâm kỹ thuật truyền hình cáp MMDS được Đài THVN thành lập Năm 2000, Đài THVN thành lập Hãng Truyền hình cáp VN trên cơ sở Trung tâm truyền hình cáp MMDS

Năm 2001, Hãng Truyền hình cáp VN hợp tác với các địa phương xây dựng các Trung tâm Truyền hình cáp tại Hải Phòng, Hải Dương, thành lập các chi nhánh ở TP

Hồ Chí Minh và sau đó là nhiều tỉnh thành khác trên cả nước

Ngày 24/09/2002, Đài THVN ký thoả thuận hợp tác với Tổng công ty điện lực Việt Nam xây dựng hệ thống cáp quang trên toàn quốc Tại khu vực Hà Nội, truyền hình cáp hữu tuyến đã tăng dần số kênh, chất lượng tín hiệu ngày càng được cải thiện

Năm 2003, Trung tâm dịch vụ kỹ thuật truyền hình cáp VN được thành lập trên

cơ sở Hãng Truyền hình cáp VN, với nhiệm vụ tập trung vào dịch vụ kỹ thuật, phát triển mạng cáp và thuê bao, cung cấp dịch vụ truy cập internet cùng với các dịch vụ gia tăng khác

Việc sử dụng hệ thống cáp quang đã phát huy tác dụng tốt, tạo tiền đề cho việc

mở rộng mối quan hệ hợp tác và triển khai hệ thống truyền hình cáp quy mô lớn trên toàn quốc VCTV trở thành thương hiệu hàng đầu trong lĩnh vực truyền hình trả tiền Việt Nam, tiếp tục được mở rộng thêm các chi nhánh tại Hà Nội và một số tỉnh, thành phố khác trên toàn quốc và triển khai các dự án với các gói sản phẩm công nghệ cao như: IPTV, Mobile TV, HDTV

Công ty Dịch vụ Truyền thanh – Truyền hình Hà Nội (BTS) là một trong những thương hiệu chiếm thị phần khá lớn khách hàng của truyền hình cáp BTS triển khai cung cấp truyền hình cáp năm 2003 và chủ yếu tập trung ở Hà Nội Hiện tại BTS có khoảng 120.000 khách thuê bao Việc phát triển khách thuê bao của BTS từ giai đoạn 2003-2005 bắt đầu tăng nhanh nhưng những năm gần lại đây chậm lại, phần lớn do

bão hòa về lượng khách Hiện Hà Nội đã mở rộng địa giới hành chính nên BTS đang

hy vọng sẽ phát triển thêm khách hàng ở các địa bàn mới

Theo số liệu thống kê của Cục quản lý PTTH và thông tin điện tử (Bộ Thông tin

và Truyền Thông , tính đến thời điểm 9/2009, cả nước có 45 đơn vị đầu tư kinh doanh cung cấp dịch vụ truyền hình có thu phí như: Trung tâm Dịch vụ truyền hình cáp Việt Nam (VCTV), Công ty Dịch vụ Truyền thanh – Truyền hình Hà Nội (BTS), Công ty Truyền hình cáp Saigontourist (SCTV), Trung tâm Truyền hình cáp Đài Truyền hình TP.HCM (HTVC), Đài Truyền hình kỹ thuật số (VTC), Truyền hình cáp Đà Nẵng, Khánh Hòa, Quy Nhơn, Huế, Sóc Trăng, Trà Vinh, Cần Thơ, Kiên Giang, Cà Mau, Lâm Đồng, …

Gần đây, các nhà đầu tư nước ngoài cũng đã đầu tư vào Việt Nam bằng hình thức liên doanh với các đơn vị trong nước Đứng trước xu thế phát triển công nghệ của thế giới, các chuyên gia nhận định: Truyền hình có thu phí tại Việt Nam đang trong thời kỳ phát triển mạnh và mang lại hiệu quả khá cao, làm thay đổi hình thức kỹ thuật truyền dẫn phát sóng Truyền hình cáp đã được cung cấp tới 62 tỉnh và thành phố với khoảng hai triệu thuê bao Chỉ có 1 tỉnh chưa có truyền hình cáp là Lai Châu do mới chia tách địa bàn hành chính

1.1.3 Truyền hình cáp trên địa bàn một số tỉnh khảo sát

Năm 2001 Truyền hình cáp Việt Nam liên kết với công ty điện tử Hải Phòng triển khai truyền hình cáp trên một số quận nội thành Hải Phòng, bắt đầu mở ra dịch

vụ truyền hình cáp đầu tiên trên địa bàn Tiếp sau đó có Trung tâm truyền hình cáp ở Thành Phố Hải Dương Cùng với sự tăng trưởng của kinh tế địa phương hiện nay ở tất

cả 6 tỉnh thành phố miền Duyên Hải đều có truyền hình cáp Nhiều công ty đã mở rộng địa bàn xuống các huyện thị như: Hải Phòng, Nam Định, Quảng Ninh, Thái Bình,… Công nghệ truyền dẫn trên mạng chủ yếu vẫn là công nghệ tương tự, riêng Trung tâm truyền hình cáp của Đài PTTH Hải Phòng đang ứng dụng công nghệ số,

Bảng dưới thống kê các đơn vị truyền hình cáp trên địa bàn và số thuê bao và địa bàn đã triển khai:

thành phố

bao đã phát triển đƣợc

Địa bàn đã triển khai

trấn 04 TT huyện

Ninh AnPha Yên Hưng, Uông Bí

cáp Hưng Yên Truyền hình cáp Hải Phòng

3.000 2.000

TP Hưng Yên

TT Phố Nối

1.2 Hệ thống truyền hình cáp, nguyên lý, sơ đồ khối mạng

Như đã đề cập ở trên, truyền hình cáp là một loại hình dịch vụ được sử dụng rộng rãi trên cả nước Vì thế công nghệ truyền hình cáp đang là một lĩnh vực dành được rất nhiều sự quan tâm Phần này sẽ đề cập đến những vấn đề mang tính tổng quan về hệ thống truyền hình cáp

1.2.1 Tổng quan mạng truyền hình cáp

Hình 1.1: Sơ đồ tổng quát của hệ thống truyền hình cáp

Hệ thống truyền hình cáp bao gồm ba phần chính: hệ thống thiết bị trung tâm, mạng phân phối tín hiệu và thiết bị thuê bao

Hệ thống thiết bị trung tâm: là nơi cung cấp, quản lý chương trình hệ thống

mạng truyền hình cáp Đây cũng là đầu mối kiểm tra hoạt động mạng và cung cấp các tín hiệu điều khiển

Mạng phân phối tín hiệu: là môi trường truyền dẫn tín hiệu từ trung tâm mạng

đến các thuê bao Tùy theo đặc trưng của mỗi hệ thống truyền hình cáp, môi trường truyền dẫn tín hiệu sẽ thay đổi Có thể phân môi trường truyền dẫn tín hiệu thành hai loại là vô tuyến và hữu tuyến Hệ thống mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp là bộ

Hê ̣ thống thiết bi ̣

trung tâm ( Headend System)

Mạng phân phối tín hiệu ( Distribution Network )

Thiết bi ̣ thuê bao ( Customer System)

phận quyết định đến đối tượng dịch vụ, khoảng cách phục vụ, số lượng thuê bao và khả năng mở rộng cung cấp mạng

Thiết bị thuê bao: Thiết bị thuê bao có thể bao gồm một chiếc ti vi thu tín

hiệu, đầu thu tín hiệu, các loại cáp truyền dẫn

Người ta go ̣i đó là hê ̣ thống truyền hình MMDS (Viba truyền hình nhiều đường ) Cự

ly phủ sóng trung bình từ 1km đến vài chu ̣c km

2 Chịu ảnh hưởng rất mạnh từ các nguồn nhiễu công nghiệp: nhiễu từ mạng điện lưới, nhiễu từ các thiết bị điện, ngoài ra còn chịu ảnh hưởng bởi thời tiết

3 Yêu cầu phổ tần số vô tuyến điện quá lớn

b Hệ thống truyền hình cáp vô tuyến hyper cable:

Công nghê ̣ Hyper cable thực chất là công nghê ̣ DVB -S (Digital Video Broadcasting Satellite ) - truyền hình số vê ̣ tinh , nhưng đươ ̣c phát trên băng tần Ku (14/12GHz) Mặt khác cao điểm phát sóng của Hyper cable là từ mă ̣t đất thay vì từ vê ̣ tinh địa tĩnh như DVB-S cách trái đất 36000km

Hyper cable sử du ̣ng tần số phát sóng đến máy thu y hê ̣t tần số phát xuống (down link) của truyền hình vệ tinh băng Ku là 10,7 GHz – 12,5 GHz Do đó , sóng Hype r cable là sóng truyền thẳng và chỉ có thể thu xem với sóng truyền hình thẳng mà thôi (khác với truyền hình UHF, VHF mặc dù thu phát sóng tryuền thẳng, nhưng vẫn có thể xem sóng phản xa ̣)

Ưu điểm:

3 Việc triển khai mạng đơn giản

Nhược điểm:

1 Sóng được truyền theo đường thẳng, không thu và xem được đối với sóng phản

xạ, vì vậy số vùng tối do có vật cản sẽ rất nhiều

2 Có khả năng bị gián đoạn trong việc thu sóng truyền hình do điều kiện thời tiết không tốt là rất cao

c Truyền hình (DTH):

Công nghê ̣ DTH là hê ̣ thống phát hình đa kênh trực tiếp từ vê ̣ tinh , trực tiếp đến

mô ̣t anten parapol thuê bao đă ̣t ta ̣i gia đình , thuê bao chỉ cần có anten chảo và bô ̣ giải

mã là có thể xem được rất nhiều chương trình với chất lượng cao DTH là mô ̣t da ̣ng của công nghệ DVB -S, với viê ̣c ứng du ̣ng DTH đã giú p cho truyền hình vê ̣ tinh trở nên phổ biến và dễ sử du ̣ng

- Trang bị và chi phí cho dịch vụ của DTH quá cao (gồm anten parapol, máy phát

vê ̣ tinh, thuê kênh vê ̣ tinh , bản quyền thâu phát kênh quốc tế ), hiê ̣n nay chưa đáp ứng được nhu cầu khán giả vì số lượng kênh phát còn hạn chế, giá thành cao

1.2.2.2 Truyền hình cáp hữu tuyến:

Truyền hình cáp hữu tuyến sử dụng dây cáp để tạo thành mạng phân phối tín hiệu

Mạng phân phối tín hiệu của truyền hình cáp hữu tuyến có thể là mạng có cấu trúc hoàn toàn đồng trục, mạng kết hợp giữa cáp quang và cáp đồng trục hoặc mạng cáp

quang hoàn toàn

a Hệ thống mạng MATV:

Hê ̣ thống này chỉ dùng mô ̣t dàn anten chính cùng với đầu LNB đi kèm để cho ra tín hiệu 950  2150MHz Tín hiệu này được khuếch đại tuyến tính khoả ng 20dB để đưa đến bô ̣ chia Ngõ ra bộ chia được nối đến các máy thu vệ tinh để truyền qua cáp đến từng gia đình

Hình 1.2: Trạm MATV dùng cho nhiều hộ gia đình

Nhược điểm: Hệ thống MATV không thể cung cấp cho trên 100 máy TV, chỉ thích hợp cho việc lắp đặt tại các khu chung cư hay khách sạn nên nó còn mang tính chất phục vụ hơn là dịch vụ

b Hệ thống mạng cáp CATV:

Truyền hình cáp hữu tuyến hay còn go ̣i là truyền hình cáp bằng dây dẫn CATV ,

có nghĩa là hình ảnh từ điểm này được truyền tới đi ̣a điểm khác thông qua dây cáp

Hình 1.3: Cấu trúc một mạng CATV truyền thống

Truyền hình cáp không những cung cấp dịch vụ truyền hình mà còn đáp ứng được các yêu cầu khác mang tính năng di ̣ch vu ̣ đầy đủ

2 Chất lượng CATV cao hơn truyền hình analog thông thường nhưng vẫn kém

so với công nghệ truyền hình số vệ tinh

1.2.2.3 Kết luận

Trên thực tế ở nước ta hiện nay thì truyền hình cáp hữu tuyến CATV đã và đang phát triển ở rất nhiều địa phương Môi trường truyền dẫn là cáp quang kết hợp với cáp đồng trục (CATV - HFC) Ưu điểm của mạng CATV là sử dụng cáp quang để

hóa hoàn toàn Nội dung chính của đề tài sẽ xoay quanh các vấn đề về mạng truyền hình cáp hữu tuyến CATV-HFC

1.2.3 Đặc điểm tín hiệu truyền trong cáp

1.2.3.1 Tín hiệu tương tự, chuẩn hệ PAL B/G và D/K

Các công ty truyền hình cáp cung cấp tín hiệu truyền hình tương tự hệ PAL B/G, PAL D/K Độ rộng kênh PAL B là 7MHz, PAL G và PAL D/K là 8MHz Và một

số các tham số trong bảng sau đây [13]:

Khoảng cách tần số hình và tần số tiếng trong hệ PAL D/K là 6,5MHz, PAL B/G là 5,5MHz

Tỷ lệ công suất hình trên công suất tiếng hệ PAL B/G trong khoảng từ 10 đến

20, hệ PAL D/K có giá trị từ 5 đến 10

S/N = 44dB của PAL D/K điều chế hình từ 10 đến 75%

Bảng phân kênh truyền hình cáp tín hiệu tương tự hệ PAL B/G kham khảo ở cuối chương

Chuẩn PAL G có cấu trúc kênh truyền mang âm thanh stereo [13]:

Chi tiết phân kênh âm thanh stereo [13]:

Tổng quan chương trình truyền hình quảng bá ở Châu Âu [13] :

Vệ tinh quảng bá ở Châu Âu sử dụng dải tần 11,7-12,5GHz (Ku, chiều xuống),

độ rộng kênh 27MHz, đã ấn định được 40 kênh, khoảng cách kênh 19,18MHz

1.2.3.2 Truyền hình số trong cáp, chuẩn DVB-C

Áp dụng tiêu chuẩn DVB-C (EN 300 429) do Châu âu phát triển từ năm 1994, tín hiệu truyền hình số quảng bá được truyền dẫn trong hệ thống cáp, bao gồm nguồn tín hiệu âm thanh hình ảnh số được nén theo chuẩn MPEG2 hoặc MPEG4, sử dụng điều chế QAM có mã hóa kênh truyền DVB-C được tích hợp ở lớp vật lý trong bộ chuẩn DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification – Chuẩn kỹ thuật về

Hình 1.4: Sơ đồ hệ thống và mô tả kỹ thuật truyền dẫn DVB-C [15]

1 Mã hóa nguồn dữ liệu và ghép kênh tín hiệu chuẩn MPEG2: Tín hiệu audio,

video và dữ liệu mã hóa được ghép kênh làm thành một chương trình dữ liệu nguồn, dạng chuẩn MPEG2 Một hoặc nhiều nguồn dữ liệu này tiếp tục được hợp nhất vào thành dòng truyền tải MPEG2 và được truyền đi hoặc thu về thông qua bộ Set-top-box ở phía đầu thuê bao Tốc độ truyền tải phụ thuộc vào

số bậc tham biến điều chế và độ rộng băng tần sử dụng Hệ thống DVB-C đạt được tốc độ dòng dữ liệu trong khoảng từ 6 đến 64Mbps

2 Khối phân tán năng lƣợng và thích ứng tốc độ truyền MUX: Dòng truyền

tải MPEG2 được xem như một chuỗi các gói dữ liệu có độ dài cố định 188 bytes Với kỹ thuật được gọi là phân tán năng lượng, chuỗi các byte được tách biệt

3 Mã hóa kênh: Sử dụng mã hóa sửa sai Reed-Solomon (204, 188, T=8), cho

phép sửa sai đến 8 byte lỗi trong một gói định dạng 188 bytes

4 Khối chèn xen: Chèn xen chập (trộn xoắn) nhằm sắp xếp lại chuỗi dữ liệu

truyền tải để bảo tồn dòng truyền tải do lỗi gây ra

5 Khối biến đổi các byte dữ liệu thành các bit m trạng thái tuple

6 Mã hóa vi sai: Để thu được chòm sao luân chuyển trong phạm vi nào đó bằng

cách gắn thêm vào mã hai bit có nghĩa nhất trong mỗi ký hiệu

Hình 1.5: Mã hóa vi sai [15]

7 Bộ định vị tín hiệu QAM: Chuỗi bit được ánh xạ vào dòng chuỗi số băng gốc

để tạo nên những ký tự phức hợp, tương ứng với 5 mức điều chế cho phép: QAM, 32-QAM, 64-QAM, 128-QAM, 256-QAM

16-8 Sửa dạng băng gốc: Tín hiệu QAM được lọc với hình dạng cosin nâng nhằm

làm sạch nhiễu thu được trong vùng tín hiệu câm

9 Khối biến đổi D/A từ tín hiệu số sang tương tự và sau đó được biến điệu

thành tín hiệu vô tuyến để truyền

Quá trình thu nhận ở phía đầu thuê bao từ biến đổi tín hiệu tương tự ra tín hiệu số và được thực hiện qua quá trình xử lý ngược lại

Đáp ứng tốc độ truyền dẫn trong hệ thống DVB-C biểu thị tương quan tỷ lệ bằng 1.15 giữa độ rộng băng tần và tốc độ ký tự

Ước lượng tương quan: Baudrate = m*1,6*B/2 (đơn vị Mbps) [15]

Vào tháng 2 năm 2008, chuẩn DVB-C được phát triển lên thành bộ chuẩn mới DVB-C2 phát hành với cái tên “Call for technologies” Bản quyền sáng chế bao gồm các đề xuất về chương trình và thông tin mô phỏng được đệ trình vào tháng 6/2008 và được coi là chuẩn cuối cùng đối với hệ thống truyền dẫn bằng cáp vì đã tiệm cận đến giới hạn lý thuyết Shannon

Chuẩn DVB-C2 sử dụng kỹ thuật mã hóa và điều chế hiện thời, nên đã cải thiện được hiệu quả phổ tần số cao hơn đến 30% trong cùng điều kiện (với DVB-C) và nâng dung lượng truyền tải chiều xuống cao hơn 60% đối với mạng truyền dẫn kỹ thuật lai ghép đã được tối ưu hóa

Các chỉ tiêu kỹ thuật sau cùng của DVB-C2 đã được phê chuẩn vào tháng 4/2009 và sẽ phát hành vào cuối năm nay

Các đặc trưng của DVB-C2 so với DVB-C [14]

Hoa tiêu Không áp dụng Tần số hoa tiêu rải rác và liên tục

1.2.3.3 Truyền hình số vệ tinh, chuẩn DVB-S

Hiện nay có một số công ty truyền hình cáp sử dụng chuẩn DVB-S cho hệ thống mạng của mình DVB-S được chuẩn hóa vào năm 1994, được đánh giá là chuẩn linh hoạt, thiết kế hoàn bị, sử dụng băng tần C và Ku, điều chế số QPSK, mã hóa Reed-Solomon, nén MPEG-2

Hình 1.6: Sơ đồ truyền dẫn [17]

- Mã hóa nguồn tín hiệu MPEG2 và ghép kênh

- Ghép kênh và phân tán năng lượng ngẫu nhiên

- Mã hóa sửa sai Reed-Solomon (204,188, T=8)

- Chèn xen chập kết hợp

- Mã hóa kết hợp chống lỗi đường truyền

- Khối sửa dạng băng tần gốc

- Khối điều chế mức QPSK

Tốc độ bit truyền và băng thông BW:

Hiệu suất hệ thống tính trên băng thông 33MHz của bộ phát đáp:

Năm 2003, DVB-S nâng thành chuẩn DVB-S2 và từ đó được áp dụng rộng rãi trong các dịch vụ truyền hình vệ tinh và quảng bá dữ liệu Và từ tháng 8/2009 đã xây dựng và phát triển đến thế hệ V1.2.1 (EN 302 307) Các nhà quảng bá vệ tinh khi triển khai hệ thống mới hầu như chỉ dùng DVB-S2 Đây là một tiêu chuẩn truyền dẫn được

tổ chức DVB kỳ vọng nhiều do các ưu việt của nó so với DVB-S về tính

Bộ chuẩn DVB-S2 phát triển trùng với thời điểm công bố chuẩn nén MPEG-4 AVC đáp ứng truyền hình độ phân giải cao

Hình 1.7: Sơ đồ hệ thống DVB-S2 V1.2.1 [16]

Gồm một số chức năng:

- Băng tần gốc BB (baseband)

- Tần số hoa tiêu PL (pilot)

Hệ thống cho phép truyền dòng tải MPEG2 hoặc MPEG4 điều chế QPSK – 32APSK DVB-S2 bổ sung thêm 2 đặc trưng mới so với DVB-S và được đánh giá là nâng được hiệu suất hệ thống lên hơn 30%:

- Điều chế và mã hóa thay đổi (VCM) dùng để tối ưu hóa đường truyền đáp ứng với nhu cầu của người sử dụng

- Thay đổi được các biến linh động trong điều chế và mã hóa thích nghi (ACM)

1.2.3.4 Truyền dữ liệu trong cáp, chuẩn EuroDocsis

Để có thể truyền dữ liệu trong cáp, tại đầu cuối thuê bao phải có modem cáp và tại đầu cuối ở trung tâm mạng truyền hình cáp lắp đặt hệ thống đầu cuối modem cáp (CMTS) CMTS một mặt điều khiển các modem cáp, mặt khác nối mạng cáp truyền hình tới mạng Internet Hai thiết bị này được kết nối với nhau bằng cáp đồng trục hoặc cáp quang lai cáp đồng trục như hình sau:

Hình 1.8: Kết nối giữa modem cáp và CMTS [16]

 Luồng lên (Upstream) xử lý tín hiệu QPSK/16QAM với f: 5-65MHz, BW: 2MHz, tốc độ: 0,32-10,24Mbps

 Luồng xuống (Downstream) xử lý tín hiệu 64QAM/ 256QAM với f: 862MHz, BW: 6/8MHz, tốc độ: 27-52Mbps

65-Luồng xuống : 65-Luồng xuống là luồng dữ liệu truyền từ CMTS tới các modem cáp Nó

là một kênh TV có độ rộng 6 MHz đối với tiêu chuẩn của USA hoặc 8 MHz đối với tiêu chuẩn EU, kênh này nằm trong giải tần từ 65 đến 862 MHz của cáp đồng trục và phục vụ tối đa cho 2000 modem cáp Tại CMTS, bộ điều chế sử dụng phương thức điều chế 64-QAM/ 256QAM Tốc độ truyền dữ liệu là 27 đến 56 Mbps Dữ liệu được truyền tải nhờ sóng mang tần số radio (RF) liên tục.Tại modem cáp tiến hành giải điều chế để chuyển tín hiệu RF thành tín hiệu số

Khuôn dạng tín hiệu luồng xuống như hình 1.9a Dữ liệu luồng xuống được sắp xếp thành khung phù hợp với tiêu chuẩn MPEG-TS Đây là một khối tin có 188 byte, gồm byte đồng bộ cố định đứng đầu khung và các byte còn lại dành cho mào đầu và tải trọng MPEG, các khung dữ liệu này được truyền tới một, nhiều hoặc tất cả các modem cáp trong cùng một kênh TV

Hình 1.9: Khuôn dạng tín hiệu: a) Luồng xuống; b) Luồng lên

Luồng lên: Luồng lên là luồng dữ liệu truyền từ modem cáp tới CMTS Luồng lên có

độ rộng băng tần là 2 MHz nằm trong giải tần từ 5 đến 65 MHz, tốc độ truyền dữ liệu

từ 0,32 đến 10,24Mbps Tại modem cáp sử dụng bộ điều chế để chuyển tín hiệu số thành tín hiệu RF, phương thức điều chế là QPSK hoặc 16QAM

Khuôn dạng tín hiệu luồng lên như hình 1.9b Tín hiệu luồng lên được điều chế với sóng mang tần số vô tuyến và phát dưới dạng từng chớp ngắn (burst) Theo chuẩn DVD/DAVIC (do Châu Âu phát triển) thì chớp có độ dài cố định (bằng một tế bào ATM), nhưng theo chuẩn DOCSIS thì chớp có độ dài thay đổi Vì dữ liệu luồng lên xuất hiện trong quãng thời gian ngắn nên bộ giải điều chế tại CMTS cần được kích hoạt Để thực hiện chức năng kích hoạt, trong khung dữ liệu luồng lên có từ mã cố định U.W 4 byte Từ mã này còn đóng vai trò đồng bộ các chớp dữ liệu Gap là khe

dự trữ cho khối dữ liệu dài

Tốc độ truyền trong mạng cáp từ 3 đến 50 Mbit/s Lai cáp sợi quang và cáp đồng trục thì cự ly tối đa từ CMTS đến modem cáp là 100 Km CMTS có thể đối thoại trực tiếp với tất cả modem cáp Mỗi modem cáp chỉ đối thoại trực tiếp với CMTS Hai modem cáp muốn đối thoại với nhau phải thông qua CMTS, nghĩa là CMTS chuyển thông báo giữa các modem cáp

Modem cáp thế hệ thứ nhất không dựa vào các tiêu chuẩn chung nên modem cáp từ các nhà cung cấp khác nhau không thể hoạt động trên cùng một CMTS Modem cáp thế hệ thứ hai được thiết kế theo tiêu chuẩn DOCSIS Các modem cáp thế hệ thứ hai của các nhà cung cấp khác nhau đều có thể hoạt động trên cùng một CMTS Tiêu chuẩn Euro-DOCSIS phát triển dựa trên các chỉ tiêu của DOCSIS 1.0/1.1 ở lớp vật lý cho khu vực Châu Âu Theo tiêu chuẩn này, luồng xuống có tốc độ bít là 38 Mbps - 64 QAM và 52 Mbps - 256 QAM, kênh độ rộng 8 MHz, luồng lên có tốc độ bit giống của tiêu chuẩn DOCSIS 1.x

DOCSIS được phát triển theo các giai đoạn:

DOCSIS 1.0 ra đời vào những năm 1995-1996 và sau đó phát triển rộng trên phạm vi toàn cầu Tuy nhiên tiêu chuẩn này còn hạn chế về tốc độ bít Tải dữ liệu ở tốc độ cao khi dữ liệu được mã hoá dưới dạng MPEG, tốc độ đến 27-30 Mbps Giải điều chế ở chế độ 64QAM (tốc độ 30,34Mbps) và 256QAM (42,88Mbps) ở hướng truyền dẫn xuống Linh hoạt trong hướng truyền lên với tốc độ từ 0,32 đến 10Mbps

dụng băng tần số khác nhau cho phép truyền dẫn song công và đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) Từ bản DOCSIS 1.1 trở đi tương ứng có Euro-DOCSIS 1.1 DOCSIS 1.1 được ITU-T phê chuẩn để trở thành phụ lục B trong khuyến nghị J.112

DOCSIS 2.0 ra đời năm 2001, và sau này ITU-T thông qua thành tiêu chuẩn ITU-T J.122 vào cuối năm 2002 Bộ tiêu chuẩn này đưa ra một số phương pháp điều chế mới để cải thiện chất lượng và tốc độ hướng truyền lên DOCSIS 2.0 ngoài các đặc điểm như DOCSIS 1.1 nó còn có khả năng tăng đột biến tốc độ bit luồng xuống DOCSIS 2.0 đưa ra hai phương pháp truy nhập là đa truy nhập theo mã – đồng bộ (S-CDMA) và A-TDMA cho hướng truyền lên nhằm tăng khả năng kháng nhiễu A-TDMA là phiên bản được mở rộng theo DOCSIS 1.x còn S-CDMA là phương thức mới được đưa vào DOCSIS 2.0 Trong DOCSIS 2.0, băng thông kênh vô tuyến lớn nhất đường lên tăng từ 3,2 MHz lên 6,4 MHz và kỹ thuật điều chế cũng được cải tiến ( lên đến 128 QAM) Với băng thông 6,4 MHz cùng với phương pháp điều chế cải tiến, tốc độ dữ liệu đường lên có thể lên đến 30,72 Mbps

DOCSIS 3.0 được ITU-T phê chuẩn vào năm 2007 trong khuyến nghị J222 Chuẩn DOCSIS 3.0 vận hành trên nền IPv6 và có khả năng kết nối kênh truyền, cho phép sử dụng nhiều kênh đường lên và đường xuống kết hợp với nhau trong cùng một thời điểm cho mỗi thuê bao Tháng 9/2009, một công ty của Bồ Đào Nha đã triển khai thương mại đầu tiên theo chuẩn ở Châu Âu theo EuroDOCSIS3.0, đáp ứng tốc độ dịch

vụ 200Mbps

Thông số của EuroDOCSIS3.0 so với DOCSIS3.0:

Tốc độ luồng lên

122,88 (108) Mbps

Mbps

444,96 (400) Mbps

122,88 (108) Mbps (Gía trị trong ngoặc là giá trị thực tế đạt được)

1.2.4 Nguyên lý của một hệ thống truyền hình cáp CATV – HFC:

1.2.4.1 Khái niệm:

Mạng HFC (Hybrid Fiber/Coaxial Network) là mạng lai giữa cáp quang và cáp đồng trục, sử dụng đồng thời cáp quang và cáp đồng trục để truyền và phân phối tín hiệu Việc truyền tín hiệu từ trung tâm đến các node quang là cáp quang còn từ node quang đến các thuê bao là cáp đồng trục

1.2.4.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền hình CATV-HFC:

Hình 1.10: Sơ đồ nguyên lý

Các tín hiệu đầu vào là các chương trình truyền hình, được xử lý và chuyển thành tín hiệu quang thông qua Headend Sau đó tín hiệu quang được truyền qua mạng sợi quang, tới điểm cuối là các Node quang Tại Node quang tín hiệu quang được chuyển thành tín hiệu điện và truyền qua hệ thống cáp đồng trục đến từng thuê bao

a, Headend:

Trung tâm truyền hình cáp Headend là nơi tâ ̣p hơ ̣p, chọn lọc và quy tụ các kênh truyền

hình trong nước và thế giới

Các kênh tín hiệu truyền hình có thể lấy từ nhiều nguồn khác nhau như:

+ Các kênh truyền hình độc quyền trong nước đượ c biên tập từ các trung tâm sản xuất chương trình sau đó được đưa đến trung tâm truyền hình cáp bằng nh iều cách như bằng cáp quang, bằng viba MMDS, viba kỹ thuâ ̣t số mă ̣t đất

+ Các kênh truyền hình địa phương lân cận có thể được thu lại bằng các anten Yagi

băng tần VHF, UHF

+ Còn các kênh truyền hình quốc tế thì được thu trực tiếp từ vê ̣ tinh bằng các loa ̣i

anten parapol băng tần C-band hay Ku-band

Tùy vào các nguồn thu khác nhau ta sử dụng các loại máy thu khác nhau như :

+ Thu trực tiếp vê ̣ tinh ta có các máy thu vê ̣ tinh

Các máy thu sẽ thu và giải mã cho ra tín hiệu Video -Audio Ta có thể tách Video

để chuyển đổi s ang hê ̣ PAL hay NTSC… Vì có những chương trình nước ngoài sử dụng hệ NTSC hay SECAM không thích hợp cho nhiều loại ti vi của ta

Để quản lý hê ̣ thống được chă ̣t chẽ hơn hay ha ̣n chế kênh phát hoă ̣c để dễ dàng quản lý các thuê ba o, chống thu trô ̣m tín hiê ̣u ta đưa tín hiê ̣u Video -Audio từ các máy thu vào bô ̣ khóa mã kênh Encoder Ta có thể mã hóa mô ̣t vài chương trình đă ̣c biê ̣t hay

mã hóa toàn bộ chương trình Chương trình được mã hóa và quản lý bằng 1 số code cho từng nhóm kênh khác nhau để khi phân nhóm chương trình thuê bao được thực hiê ̣n dễ dàng

Tín hiệu Video -Audio từ các máy thu , Set top box , Encorder được đưa qua bô ̣ điều chế Modulator Mỗi Modulator cho ra 1 tần số RF khá c nhau sao cho mỗi kênh cách nhau khoảng 8Mhz

Các kênh thu bằng anten Yagi UHF , VHF ta có thể thu la ̣i bằng thiết bi ̣ De modulator để điều chế cho ra 1 tần số RF khác với tần số RF ban đầu thu được Sau khi điều chế tần số ta tổng hơ ̣p tất cả các kênh tín hiê ̣u RF la ̣i bằng các bô ̣ trô ̣n và ghép kênh Combiner nhằm mu ̣c đích cho ra 1 đường truyền tín hiê ̣u RF duy nhất Tín hiệu

-RF từ Combiner sẽ đưa vào máy phát quang Optical Transmitter để biến đổi nguồn t ín hiê ̣u từ điê ̣n sang quang nhằm mu ̣c đích truyền tải đi xa chống suy giảm nguồn tín hiê ̣u

vì cáp quang suy hao rất ít so với cáp đồng trục

b, Truy cập – thuê bao:

Các Hub có nhiệm vụ thu tín hiệu từ Headend chuyển đến các Node quang hoă ̣c chuyển tín hiê ̣u quang tới các Hub khác Ngược la ̣i các Hub có thể truyền tín hiê ̣u về trung tâm Headend nếu đây là mô ̣t ma ̣ng truy câ ̣p khép kín

Node quang là loại thiết bị dùng để biến đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện Khi lắp đặt node quang phải chú ý để Node quang thẳng đứng với đường tín hiệu vào và ra

Có 2 cách cấp nguồn cho node quang:

- Cấp nguồn từ xa thông qua mạng cáp đồng trục: Cấp nguồn với mức điện áp 24 –

65 VAC (thực tế là 40 – 65 VAC) Mỗi đầu vào được bảo vệ bới cầu chì có dòng tối đa là 7A, và cầu chì này có thể thay đổi theo thiết kế

- Cấp nguồn trực tiếp: Nguồn 187 – 250 VAC từ mạng điện lưới

Tín hiệu RF đưa qua khuếch ̣đại đ ể bù lại phần suy hao trên đường truyền Khuếch đại được cấp nguồn trực tiếp từ điện lưới hoặc qua cáp đồng trục Trường hợp cấp nguồn qua cáp đồng trục, dòng điện xoay chiều được cộng chung với tín hiệu RF nhờ

bộ cộng Đến bộ khuếch đại, dòng xoay chiều được biến đổi thành dòng một chiều cấp cho bộ khuếch đại

Sau đó, tín hiệu qua bô ̣ chia không đều Coupler nhằm mu ̣c đích đưa ra những nhánh tín hiê ̣u RF không giống nhau , có thể mạnh hay yếu , để cung cấp cho các khu vưc có nhiều thuê bao hoă ̣c các khu vực có ít thuê bao Tại các nhánh, tín hiệu RF được Ampli

line khuếch đa ̣i la ̣i lần nữa khoảng 120 dBµV sau đó đưa vào bô ̣ chia Splitter qua các

bô ̣ Taps để giảm tín hiê ̣u xuống còn khoảng 60 dBµV sau đó đưa tới các thuê bao

1.2.4.3 Các thiết bị sử dụng trong hệ thống truyền hình CATV-HFC:

a, Các loại anten thu:

- Anten Yagi: Là loại anten thu đặt ngoài trời có cấu tạo bền vững Anten Yagi nằm

trên mặt phẳng song song với mặt đất Độ lợi của anten Yagi có thể tăng cao bằng cách tăng số lượng chấn tử và chiều dài khung sườn, có thể ghép thành hệ 2 hoặc 4 anten

Thường chia làm 3 loại chính: Anten VHF low, anten VHF high, anten UHF

Hình 1.11: Anten Yagi [2]

Để xác định anten thu chuyên kênh nào cần căn cứ vào chiều dài của chấn tử thu sóng, chiều dài này phải bằng ½ bước sóng họăc nhỏ hơn ½ bước sóng khoảng 5% đến 6% Anten chuyên kênh giúp thu tốt sóng ở những đài ở xa

Ngoài ra cần chọn anten có hệ số khuếch đại phù hợp với nhu cầu Nếu như anten thu có hệ số khuếch đại vượt mức yêu cầu thì sẽ sinh ra hiện tượng sóng phản xạ, các tần số tạp sẽ có cơ hội xâm nhập vào đường truyền để gây rối hướng sóng chính từ đài phát, ngược lại nếu như anten thu có hệ số khuếch đại thấp hơn so với yêu cầu thì hình ảnh sẽ bị bóng mờ, phù hạt và âm thanh bị rè, …

- Anten MMDS:

Hình 1.12: Anten MMDS [2]

- Anten parabol:

Hình 1.13: Anten Tole đặc và anten lưới nhôm [2]

Anten parabol có kích thước nhỏ có đường kính từ 40cm ~ 1m80 thường được làm bằng Tole đặc, các loại anten có đường kính lớn hơn thường được làm bằng lưới nhôm nhằm tránh sức gió khi lắp đặt trên cao

b, Máy thu:

Máy thu nhận tín hiệu từ vệ tinh, giải mã và đưa ra tín hiệu Audio – Video

Hình 1.14: Một số máy thu kỹ thuật số mặt đất

Bộ cộng tín hiệu có chức năng cộng hai hay nhiều tín hiệu ở ngõ vào nhằm tạo

ra một tín hiệu duy nhất tại ngõ ra (là tín hiệu RF)

Bộ ghép kênh có thể thực hiện kết hợp các tín hiệu tin tức từ một hay nhiều nguồn

khác nhau

Trước khi vào bộ ghép kênh, mỗi tín hiệu được truyền theo một đường sóng điện từ riêng biệt, truyền trong lõi cáp Luồng tín hiệu sau khi ghép kênh sẽ được truyền trên đường truyền với băng thông trong phạm vi cho phép của đường truyền

Mỗi tín hiệu RF có một dải tần riêng biệt Khi cộng những tín hiệu này lại với nhau thì ở ngõ ra vẫn giữ nguyên dải tần riêng của mỗi tín hiệu, đồng thời ta cũng nhận được những tần số là tổng, hiệu của những tín hiệu RF ở ngõ vào

g, Bộ chia Splitter, Tap giảm:

- Bộ chia: Bộ chia có chức năng chia một tín hiệu ngõ vào thành nhiều tín hiệu ngõ ra

có tổn hao bằng nhau

Có các loại bộ chia là: chia 2, chia 3, chia 4, chia 6, chia 8

- Bộ Tap giảm: Bộ Tap giảm tương tự như bộ chia nhưng có khả năng giới hạn độ lợi

Mục đích giới hạn giảm bớt tín hiệu đầu vào

Bộ Tap thường có 1 ngõ IN, 1 ngõ OUT và N ngõ Tap

Các giá trị Tap giảm: -12dB, -16dB, -20dB, -24dB …

Hình 1.19: Bộ chia & bộ Tap

h, Máy phát quang – Optical Transmitter:

Máy phát quang làm nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu điện (RF) thành tín hiệu quang để truyền trong sợi quang Mụch đích truyền tín hiệu đi xa hơn, giảm thiểu suy hao, tránh can nhiễu sóng điện từ

Connector dùng để nối cáp đồng trục với các thiết bị như receiver, modulator, combiner

Hình 1.22: Một số đầu connector

1.2.4.4 Bộ khuếch đại

Yêu cầu chung của bộ khuếch đại trong truyền hình cáp là phải có độ ổn định cao, giảm thiểu sự tích luỹ nhiễu của nhiều thành phần mắc nối tiếp và làm việc được trên phạm vi dải tần rộng, hệ số khuếch đại phải đạt được giá trị phù hợp tại các miền tần số cao

1 Phân loại:

Các bộ khuếch đại với chức năng bù lại suy giảm tín hiệu đường truyền, là phần

tử tích cực có vai trò đặc biệt trong mạng Mỗi bộ khuếch đại thường có chứa một bộ

ổn định để bù lại suy giảm ở các tần số khác nhau Các khuếch đại trong hệ thống truyền dẫn cáp được phân biệt dựa vào chức năng (hoặc vị trí) sử dụng trong mạng và yêu cầu về chất lượng đầu ra của tín hiệu, bao gồm: Khuếch đại đường trục (Trunk amplifier), khuếch đại phân phối (Distribution amplifier), khuếch đại mở rộng (Line Extender)

Khuếch đại đường trục đặt tại điểm suy hao 20  22dB tính từ bộ khuếch đại trước đó, mức đầu ra khoảng 30  36dBmV, có một đầu vào và một đầu ra đảm bảo về chất lượng tín hiệu đầu ra như độ phẳng và nghiêng sau khuếch đại Khuếch đại đường trục (trung kế) thường sử dụng bộ khuếch đại trung kế có cầu trích tín hiệu ra Đầu cầu

có trở kháng lớn để tín hiệu trên đường trung kế được lấy ra mà không ảnh hưởng đến chất lượng toàn bộ đường truyền phía sau

Hình 1.23: Khuếch đại đường trục [14]

Khuếch đại phân phối lấy tín hiệu tiếp sau của khuếch đại trung kế để phân phối

ra các nhánh phía sau tại đường cầu trích tín hiệu Mức tín hiệu đầu ra khoảng 40 

50dBmV (thường có mức cao hơn 15dB và có mức méo phi tuyến cao hơn khuếch đại trung kế)

Hình 1.24: Khuếch đại phân phối [14]

Khuếch đại mở rộng (nhánh) có hệ số khuếch đại cao (38dB) đặt sau khuếch đại phân phối và được đặt cách nhau khoảng 120 – 130m và chỉ sử dụng được tối đa đến 4

bộ khuếch đại để đảm bảo chất lượng tín hiệu không bị méo

Hình 1.25: Khuếch đại mở rộng [14]

2 Hệ số khuếch đại:

Khuếch đại sử dụng trong hệ thống truyền hình cáp lai ghép HFC hiện nay là một dòng sản phẩm thương mại được sử dụng rất phổ biến Chất bán dẫn Si (Silíc) tạo nên vật liệu cơ bản đầu tiên trong lĩnh vực mạch tích hợp (IC) Cấu trúc MOS (Metal - Oxide - Silicon) được tạo bằng cách xếp chồng nhiều lớp dẫn điện, lớp cách điện và vật liệu hình thành transistor để tạo nên một cấu trúc giống như chiếc bánh sandwich Transistor hiệu ứng trường (FET, Field effect transistor – ra đời vào năm 1953) dựa trên cấu trúc MOS để tạo thành phần tử MOSFET (xuất hiện năm 1960) chiếm ưu thế trong công nghệ tích hợp bán dẫn điện tử, được ứng dụng trong điều khiển và khuếch đại (trong bộ khuếch đại của mạng truyền hình cáp)

Dựa vào đặc tính khuếch tán Si để làm giầu lỗ trống (điện cực dương – bán dẫn loại p) hoặc giầu điện tử (điện cực âm – bán dẫn loại n) để tạo thành hai loại transistor MOS loại kênh p và loại kênh n Dưới đây là ví dụ mô hình loại transistor MOS kênh n, với

S là cực nguồn, D là cực máng, G là cực cổng, Dox là bề dày lớp ô xít Silic

Hình 1.26: MOSFET kênh n [12]

Năm 1966, MESFET (MEtal Semiconductor FET - hình vẽ trên bên phải) được

thiện hiệu năng của MESFET giảm tiêu thụ điện xuống chỉ bằng 40% so với chỉ số cũ, nâng điện áp xuyên thủng đến 20V và tăng hiệu xuất đầu ra 20%, dải tần đáp ứng đến 6GHz sử dụng trong hệ thống thông tin di động 3G

Xem mô hình MESFET được phát triển bởi Wiliam Shockley:

Hình 1.27: Mô hình MESFET [12]

Với: Z là chiều rộng cực cổng

LG là chiều dài cực cổng (kỹ thuật đã đạt đến mức 0.18µm)

WD(x) là độ rộng vùng khuếch tán

Wch là độ dầy kênh bán dẫn loại n

µ là độ động của điện tử hoặc lỗ trống trong chất bán dẫn loại n hoặc p, tùy thuộc vào từng chất bán dẫn (Si: 800 cm2

/V-sec, GaAs: 5000 cm2/V-sec)

n là số điện tử tính trong 1cm3bán dẫn (Si: 1016

, GaAs: 1017)

e là khối lượng điện tử (9,1094 ×10−31 kg)

VPO thế điện giữa cực máng và cực nguồn ở thời điểm dòng cực máng bắt đầu bão hòa (PO - pinch off, dòng điện cực máng bắt đầu không thay đổi nữa), giá trị VPO hoàn toàn xác định với mỗi kích cỡ, chất liệu điện cực máng

VGS thế điện giữa cực nguồn và cổng (giá trị mong muốn đạt được bằng 0)

Hệ số khuếch đại của MESFET trên nền FET được tính bằng độ hỗ dẫn (transconductor, đơn vị 1/Ω), có giá trị bằng tỷ số vi phân dòng cực máng ở mức bão hòa và vi phân điện thế giữa cực nguồn và cổng, công thức:

(1.1) Tháng 2 năm 2009, một công ty Hàn Quốc tập trung nghiên cứu phát triển kỹ thuật trong 10 năm đã sản xuất thành công 2 IC có tên 2F8722CD và 2F1G23CP thuộc dòng sản phẩm khuếch đại giá thành thấp sử dụng cho HFC CAVT trên nền công nghệ MESFET GaAs kết hợp GaN (gallium Nitride) Nâng công suất đầu ra gấp đôi, mức

độ tuyến tính và hiệu quả vượt trội, cho mức tạp âm thấp, dải tần đáp ứng đến 1GHz, cải thiện mức suy hao phản xạ và có độ tin cậy cao Transistor phát triển dựa trên nền GaN được coi là thế hệ tiếp sau của công nghệ transistor công suất vô tuyến có đặc điểm là duy nhất đảm bảo đồng thời vượt trội về công suất, hiệu năng và băng tần rộng hơn so với công nghệ transistor dựa trên nền GaAs và Si

45 ~ 870

Power Gain (dB)

22

Return Loss (dB)

16

CH@Vo (dBmV) 135@46

CTB (dBc) -63

CSO (dBc) -65

XMD (dBc) -63

N.F (dB)

5

Vd (V)

24

Current (mA)

400

3 Tỷ số CNR:

Tỷ số CNR của riêng một bộ khuếch đại phải đủ lớn để chống được mức nhiễu

tầng của các bộ khuếch đại, phản ánh hiệu năng của mạng, giá trị trong khoảng

45-80dB (đối với tín hiệu tương tự), 15-50dB (tín hiệu số)

CNR của một khuếch đại được tính theo công thức sau:

B[Hz]: Là băng thông làm việc

F[dB]: Là tạp âm nhiệt của bộ khuếch đại

Giá trị (-56,15dBmV) là nhiễu nhiệt tính trên kênh tần 8MHz và giá trị 78.75 khi

Công thức tổng quát tính CNRn của toàn hệ thống:

CNRn[dB] = -10log[ 10-CNR1/10 + 10-CNR2/10 +…+10-CNRn/10] (1.6)

4 Méo sau khuếch đại:

Tín hiệu qua bộ khuếch đại bị méo do ảnh hưởng của các thành phần tín hiệu liên quan như phách bậc chẵn (bậc hai composite - CSO), phách bậc lẻ (phách bậc 3 composite - CTB), xuyên điều chế (Cross-Modulation, XMOD)

Phách bậc chẵn CSO

Khi tín hiệu hình sin dạng đơn ei =EiSin(ωt) qua khuếch đại bị méo bởi thành phần tính hiệu phách bậc hai và bốn thì điện áp đầu ra e0 của ei sẽ là tổng đại số của các thành phần:

(1.7) Với Ei là điện áp đỉnh đầu vào, A là hệ số khuếch đại tuyến tính mong muốn, B và D

là mức khuếch đại thành phần điện áp đầu vào bậc 2 và 4 Biến đổi lượng giác:

(1.8) Biểu diễn bằng đồ thị e0 [4]:

Trong một kênh truyền hình khoảng rộng 8MHz có thể có 17 tín hiệu CSO, dạng xxx,000; xxx,500MHz (ví dụ 120,000MHz; 120,500MHz) Có thể sử dụng máy tính

để minh họa tính toán CSO với số lượng kênh và tần số hình, tần số tiếng cụ thể [14]:

Phách bậc lẻ CTB

Tín hiệu e0 sau khi qua khuếch đại bị méo do tín hiệu thành phần phách bậc lẻ, với C là

mức khuếch đại điện áp thành phần bậc 3 đầu vào:

để minh họa tính toán CTB với số lượng kênh và tần số hình, tần số tiếng cụ thể [14]:

Trong điều kiện hoạt động bình thường của khuếch đại, CTB có giá trị trong khoảng từ

-70 đến -90dBc

Dải tần hoạt động của khuếch đại là khoảng tần số mà sau khi qua khuếch đại đảm bảo yêu cầu về hệ số khuếch đại, đặc tuyến tuyến tính và méo tín hiệu Thông thường trong hệ thống HFC dải tần khuếch đại phải đạt được yêu cầu trong khoảng 5-1002MHz

- Phân bố dải tần trong truyền hình cáp của Mỹ [10]:

- Phân bố dải tần trong mạng truyền hình cáp Châu Âu [10]:

6 Diflexer:

Diflexer sử dụng trong khuếch đại hai chiều, nhằm cách ly và chia hai luồng tín hiệu Thiết bị có ba cổng: cổng H, Cổng L, Cổng chung C Đường từ cổng chung C tới cổng thấp L là một bộ lọc thông thấp cho phép tín hiệu đường lên ở băng tần thấp hơn được phát đi Đường đi từ cổng chung C tới cổng cao H là một bộ lọc thông cao cho phép phát các kênh tín hiệu đường xuống Trong một bộ khuếch đại các tín hiệu đường xuống chuyển qua cổng H, tín hiệu đường lên chuyển qua cổng L Diplexer có độ cách

ly giữa các dải tần khoảng 60dB

7 Suy hao phản xạ (Return Loss – Reflect loss) Lr:

Suy hao phản xạ là đại lượng được đo bằng độ khác biệt của trở kháng đặc tính cáp so với giá trị danh định Nó bằng tỷ số giữa công suất tới Pt trên công suất phản xạ

8 Độ nghiêng khuếch đại:

Bộ khuếch đại không khuếch đại đồng đều ở các tần số khác nhau mà thành đường đặc tuyến nghiêng theo tần số tăng dần Tận dụng để phần nào bù lại hoặc cân bằng lượng suy hao theo tần số khi truyền tín hiệu trong cáp Độ nghiêng của khuếch đại có giá trị thường trong khoảng 10 – 12dB tùy thuộc dải tần qua khuếch đại Qua hai bộ khuếch đại cần phải điều chỉnh độ nghiêng cho phù hợp, vì vậy trong bộ khuếch đại có gắn thêm bộ cân bằng EQ (Equaliser) để điều chỉnh, giá trị điều chỉnh trong khoảng từ 0-18dB Một số bộ khuếch đại trung kế còn được trang bị bộ cân bằng dự đoán trước (Bode Equalizer) để bù tổn hao cáp gây ra do sự thay đổi của nhiệt độ Tính toán giá trị bù này căn cứ vào dải tần truyền dẫn tương ứng với mức tín hiệu đầu vào, suy hao cáp và khoảng cách hai bộ khuếch đại

Cổng C

Cổng H

Cổng L

Các bộ lọc

Hình 1.29: Hình minh họa diplexer

B - Đặc tuyến nghiêng của khuếch đại đối với tín hiệu tương tự và số [4]:

9 Độ phẳng khuếch đại (Flatness, hoặc độ ổn định):

Độ phẳng được đánh giá là giá trị khuếch đại sai khác lớn nhất so với giá trị khuếch đại lý tưởng (trên đường dốc khuếch đại) của độ rộng băng tần Khuếch đại có

độ phẳng cao để tránh xuyên âm, giá trị trong khoảng 0,5-1dB

Hình 1.30: Độ phẳng khuếch đại [4]

10 Một số tham số khác của bộ khuếch đại:

- Chỉ số tạp âm (Noise Finger): 7-10dB

- Dòng cho phép qua khuếch đại (Amper): 9 - 15A

1.3 Kết luận

Hiện nay hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình cáp đều là CATV – HFC mạng lai giữa truyền hình cáp quang và cáp đồng trục Dải tần trong mạng truyền

hình cáp là 50 – 700 MHz, nên sẽ gây nhiễu đến mạng thông tin khác Việc gây nhiễu

CHƯƠNG 2 - HIỆN TRẠNG TRIỂN KHAI MẠNG VÀ CÁC BỘ KHUẾCH

ĐẠI

Các công ty truyền hình cáp hầu hết đều sử dụng hạ tầng truyền dẫn là Hệ thống lai ghép giữa Cáp quang và Cáp đồng trục HFC cung cấp dịch vụ truyền hình tương tự

Có một công ty sử dụng song song cả hai phương thức truyền dẫn tương tự và số để

mở rộng dịch vụ Theo lộ trình phát triển mà Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt trong quyết định 22/2009/QĐ-TTg ngày 16/02/2009, sẽ ngừng việc sử dụng công nghệ truyền

hình cáp tương tự trước năm 2020 Do vậy các công ty mới tham gia thị trường chọn

phương thức truyền dẫn số để đón đầu cạnh tranh nhờ chất lượng và số lượng dịch vụ, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng

Thiết bị sử dụng trong mạng gồm nhiều chủng loại và có nguồn gốc xuất xứ khác nhau Cáp truyền dẫn tín hiệu được đi nổi trên cùng hệ thống điện lực, điện thoại

Do vậy, đường truyền dẫn cáp dễ bị hư hỏng dẫn đến rò rỉ thất thoát tín hiệu, gây nhiễu xạ xung quanh và còn có thể dễ dàng bị mắc trộm do tín hiệu truyền không được

mã hóa Các công ty truyền hình cáp thuộc địa bàn quản lý có quy mô nhỏ lẻ, được đầu tư phát triển không đồng nhất, chất lượng mạng phụ thuộc nhiều vào các công ty cung ứng thiết bị và đồng thời làm tư vấn thiết kế triển khai

Sau đây thống kê một số đặc điểm hệ thống của các công ty truyền hình cáp trên địa bàn của một số tỉnh và đưa ra một số nhận xét về mạng

2.1 Truyền hình cáp EG

2.1.1 Hiện trạng triển khai

Tên Công ty: Công ty Cổ phần Điện tử Tin học Viễn thông

Trụ sở: Số 18 Trần Hưng Đạo – Quận Hồng Bàng - Tp.Hải Phòng

Cung cấp dịch vụ: Tín hiệu truyền hình tương tự, Truyền hình số và dữ liệu Internet

Nguồn tín hiệu đầu vào: Cáp quang dẫn từ Hà Nội về của Truyền hình cáp Việt Nam, Thu qua vệ tinh tại trụ sở Công ty

Hướng triển khai: Số hóa các kênh truyền hình cáp tương tự theo lộ trình quy định, nâng cao chất lượng mạng đảm bảo chất lượng tín hiệu và thiết bị đồng bộ, chuẩn hóa

Năm triển khai: Năm 2001

Địa bàn khai thác: Thành phố Hải Phòng, Phố Nối – Văn Lâm – Hưng Yên và trên địa bàn của 11 tỉnh thành trên cả nước

Cung cấp tín hiệu: PAL B/G phân kênh tiêu chuẩn Châu Âu, truyền hình số DVB-C 64QAM, Internet chuẩn EuroDOCSIS2.0 tốc độ truyền 4Mbps