TRUYỀN HÌNH cáp và các ỨNG DỤNG về TRUYỀN HÌNH cáp

Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục TÓM TẮT NỘI DUNG BÁO CÁO THỰC TẬP: "TRUYỀN HÌNH CÁP VÀ ỨNG DỤNG" Ngoài phần mở đầu và phần kết luận, Báo cáo thực tập được chia thành 4 chương: Chương 1: Tổng quan về truyền hình cáp. Chương này trình bày tổng quan về truyền hình cáp, vị trí của chúng trong mạng viễn thông cũng như xu hướng phát triển, tình hình phát triển truyền hình cáp tại một số nước trong khu vực và trên thế giới. Ngoài ra còn điểm qua một số công nghệ truy nhập cạnh tranh với công nghệ HFC. Chương 2: Cơ sở kỹ thuật truyền hình cáp. Chương này trình bày các vấn đề cơ sở của kỹ thuật truyền hình cũng như truyền hình cáp thông qua việc mô tả chi tiết một hệ thống phát truyền hình màu và một hệ thống phát truyền hình số qua cáp. Chương 3: Kiến trúc mạng HFC. Chương này tập trung nghiên cứu kiến trúc mạng truyền hình HFC (Hibrrid Fible - Optic Coxial Network) bao gồm cả mạng một chiều và hai chiều. Chương 4: Giải pháp thiết kế mạng truyền hình cáp hữu tuyến cho Thủ đô Hà Nội. Chương này nêu lên sự cần thiết phải xây dựng mạng truyền hình cáp hữu tuyến cho Hà Nội và phương pháp thiết kế một mạng truyền hình cáp hữu tuyến. Phần cuối chương sẽ đề xuất một mô hình HFC cho Hà Nội. 1 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục MỤC LỤC Trang LỜI MỞ ĐẦU......................................................................................................5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUẢN VỀ TRUYỀN HÌNH CÁP......................................7 1.1. TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH CÁP................................................7 1.1.1. Hệ thống thiết bị trung tâm.............................................................7 1.1.2. Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp....................................7 1.1.3. Thiết bị tại nhà thuê bao..................................................................8 1.2. VỊ TRÍ CÁC MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN...............................................................................................................8 1.3. TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN TRUYỀN HÌNH CÁP TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG KHU VỰC......................................................................................11 1.3.1. Truyền hình cáp hữu tuyến tại Bắc Mỹ......................................11 1.3.2. Truyền hình cáp tại một số thành phố lớn của Mỹ...................11 1.3.3. Truyền hình cáp tại khu vực Châu Âu..........................................12 1.3.4. Truyền hình cáp tại Thụy Điển...................................................12 1.3.5. Truyền hình cáp tại Châu Á...........................................................13 1.3.6. Truyền hình cáp tại Trung Quốc..................................................13 1.3.7. Truyền hình cáp tại Indonesia.......................................................14 1.4. CÁC CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP CẠNH TRANH...............................14 1.4.1. Công nghệ ADSL............................................................................14 1.4.2. Fiber - In - The - Loop.....................................................................17 1.4.3. Vệ tinh quảng bá trực tiếp DBS....................................................19 1.4.4. Dịch vụ phân phối đa điểm đa kênh (MMDS)............................20 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH CÁP ...............................21 2.1. NGUYÊN LÝ TRUYỀN HÌNH MÀU.....................................................21 2.1.1. Hệ thống máy phát truyền hình màu...........................................21 2.1.2. Các khái niệm cơ bản về màu sắc và tín hiệu màu..................24 2.1.2.1. Ba màu cơ bản.........................................................................24 2.1.2.2. Ba yếu tố xác định màu.........................................................24 2.1.2.3. Tín hiệu chói EY.....................................................................24 2.1.2.4. Các tín hiệu màu....................................................................24 2.1.2.5. Lựa chọn tín hiệu màu để truyền........................................25 2.1.2.6. Cài phổ tần tín hiệu màu vào tín hiệu chói........................25 2.1.2.7. Bộ tạo mãu màu của các hệ màu:........................................27 2.2. TRUYỀN HÌNH SỐ QUA MẠNG CÁP.................................................27 2.2.1. Sơ đồ hệ thống phát truyền hình số qua mạng cáp...................27 2.2.2. Truyền hình số qua mạng cáp theo tiêu chuẩn DVB-C..............29 2.2.1. Cấu trúc khung dòng truyền tải.....................................................30 2.2.2.2. Mã hoá kênh truyền................................................................31 CHƯƠNG 3: KIẾN TRÚC MẠNG HFC............................................................39 3.1. CÁC MÔ HÌNH KIẾN TRÚC MẠNG......................................................39 2 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục 3.1.1. Kiến trúc mạng CATV truyền thống............................................39 3.1.2. Kiến trúc mạng HFC......................................................................42 3.1.2.1. Các đặc điểm cơ bản mạng HFC.........................................42 3.1.2.2. Ưu và nhược điểm của mạng HFC......................................44 3.1.3. Kiến trúc mạng HFPC....................................................................45 3.2. CÁC THÀNH PHẦN HỆ THỐNG...........................................................46 3.2.1. Cáp sợi quang..................................................................................47 3.2.1.1. Cấu tạo.....................................................................................47 3.2.1.2. Các đặc tính của sợi quang...................................................47 3.2.2. Cáp đồng trục.................................................................................50 3.2.2.1. Cấu tạo.....................................................................................50 3.2.2.2. Các thông số của cáp đồng trục............................................51 3.2.3. Các bộ khuếch đại RF...................................................................52 3.2.3.1. Đặc điểm các bộ khuếch đại...............................................52 3.2.3.2. CNR của bộ khuếch đại đơn và nhiều bộ khuếch đại nối tiếp.........................................................................................................55 3.2.4. Bộ chia và rẽ tín hiệu....................................................................56 3.3. CÁC MẠNG TRUY NHẬP HFC 2 CHIỀU............................................57 3.3.1. Các công nghệ thúc đẩy................................................................57 3.3.1.1. Set- Top - Box (STB)................................................................58 3.3.1.2. Thoại IP (VolP)........................................................................60 3.3.1.3. Modem cáp (Cable modem).....................................................60 3.3.2. Đặc điểm của truyền dẫn đường lên trong truyền hình cáp 2 chiều...........................................................................................................61 3.3.2.1. Các nguồn nhiễu đường lên:.................................................61 3.3.2.2. Lọc nhiễu đường lên..............................................................62 CHƯƠNG IV: GIẢI PHÁP THIẾT KẾ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP HỮU TUYẾN CHO THỦ ĐÔ HÀ NỘI.........................................................................63 4.1. SỰ CẦN THIẾT PHẢI XÂY DỰNG MỘT MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP HỮU TUYẾN CHO HÀ NỘI.........................................................................63 4.1.1. Thực trạng truyền hình tại Hà Nội.............................................63 4.1.2. Sự cần thiết phải đầu tư...............................................................65 4.2. PHƯƠNG PHÁP THIẾT BỊ HỆ THỐNG MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP. ........................................................................................................................65 4.2.1. Lựa chọn cấu hình mạng..............................................................65 4.2.1.1. Mạng con truyền dẫn..............................................................66 4.2.1.2. Mạng con phân phối................................................................68 4.2.1.3. Mạng con truy nhập................................................................69 4.2.1.4. Nhận xét...................................................................................72 4.2.2. Phân bố dải tần tín hiệu trên mạng truyền hình cáp hữu tuyến, ....................................................................................................................73 4.2.3. Tính toán cự ly tối đa của đường truyền quang.........................74 4.2.4. Tính toán kích thước node quang theo yêu cầu..........................76 4.3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG MẠNG CHO HÀ NỘI......................................79 TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................82 3 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục KẾT LUẬN.........................................................................................................83 4 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục LỜI MỞ ĐẦU Truyền hình cáp (CATV) từ lâu không còn xa lạ đối với người dân ở các nước phát triển trên thế giới. Tuy nhiên, việc triển khai và mở rộng các mạng truyền hình cáp vẫn chưa được quan tâm nhiều bởi vì trước đây mạng truyền hình cáp chỉ đơn thuần cung cấp các dịch vụ về truyền hình, không thể cung cấp các dịch vụ khác như thoại, số liệu… Thuật ngữ CATV xuất hiện lần đầu tiên vào năm 1948 tại Mỹ khi thực hiện thành công hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến và thuật ngữ CATV được hiểu là hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến (cable TV). Một năm sau, cũng tại Mỹ, hệ thống truyền hình cộng đồng sử dụng anten (Community Antenna Television - CATV) cung cấp dịch vụ cho thuê bao bằng đường truyền vô tuyến đã được lắp đặt thành công. Từ đó thuật ngữ CATV được dùng để chỉ chung cho các hệ thống truyền hình cáp vô tuyến và hữu tuyến. Những năm gần đây, do tăng nhu cầu thưởng thức các chương trình truyền hình chất lượng cao, nội dng phong phú cũng như sự tiến bộ trong công nghệ, các mạng truyền hình cáp đã có những bước phát triển mạnh mẽ. Giờ đây không chỉ cung cấp các chương trình truyền hình thoả mãn nhu cầu ngày càng cao của người xe mà chúng còn trở thành một tiềm lực cạnh tranh đáng kể đối với các mạng viễn thông khác trong việc cung cấp các dịch vụ viễn thông. Tại Việt Nam, người dân cũng đã biết đến truyền hình cáp vô tuyến qua các kênh chương trình MMDS. Tuy nhiên, do giá thành còn cao và nội dung chương trình chưa phù hợp với người Việt Nam nên truyền hình cáp vẫn còn xa lạ với đa số người dân. 5 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục Tại Hà Nội, nhu cầu phát triển mạng truyền hình cáp hữu tuyến qui mô, hiện đại cung cấp nhiều chương trình cho người dân Thủ đô đã được lập kế hoạch và đang được triển khai trên diện rộng. Nhận thức được việc xây dựng và phát triển mạng truyền hình cáp phục vụ đa số khán giả Việt Nam là nhu cầu cần thiết và là hướng đi tất yếu, tôi đã lựa chọn đề tài báo cáo: "Truyền hình cáp và ứng dụng" nhằm đi sâu tìm hiểu lĩnh vực còn hết sức mới mẻ này. Trong thời gian thực hiện báo cáo, tôi đã có một thời gian thực tế tìm hiểu và nghiên cứu quá trình lắp đặt truyền hình cáp tại một số khu vực trên địa bàn Hà Nội. Với những hiểu biết còn hết sức hạn chế tôi đã cố gắng trình bày những nội dung cơ bản nhất liên quan đến mạng truyền hình cáp hữu tuyến, đồng thời nêu lên một cách khái quát những nguyên tắc và phương pháp thiết kế hệ thống mạng truyền hình cáp. Cuối cùng, tôi mạnh dạn đề xuất Bản thiết kế tổng quan mạng truyền hình cáp hữu tuyến nhằm ứng dụng cho Thủ Đô Hà Nội. 6 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục CHƯƠNG 1: TỔNG QUẢN VỀ TRUYỀN HÌNH CÁP 1.1. TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH CÁP. Mạng truyền hình cáp 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 (Heađen system) Mạng phân phối tín hiệu (Distribution network) Thiết bị thuê bao (Customer system) Hình 1: Sơ đồ khối hệ thống truyền hình cáp. 1.1.1. Hệ thống thiết bị trung tâm. Hệ thống trung tâm (Heađen System) là nơi cung cấp, quản lýý chương trình hệ thống mạng truyền hình cáp. Đây cũng chính là nơi thu thập các thông tin quan sát trạng thái, kiểm tra hoạt động mạng và cung cấp các tín hiệu điều khiển. Với các hệ thống mạng hiện đại có khả năng cung cấp các dịch vụ truyền tương tác, truyền số liệu, hệ thống thiết bị trung tâm còn có thêm các nhiệm vụ như: Mã hoá tín hiệu quản lýý truy nhập, tính cước truy nhập, giao tiếp với các mạng viễn thông như mạng Internet… 1.1.2. Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp. Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp là môi trường truyền dẫn tín hiệu từ trung tâm mạng đến các thuê bao. Tuỳ theo đặc trưng của mỗi hệ thống truyền hình cáp, môi trường truyền dẫn tín hiệu sẽ thay đổi: Với hệ thống truyền hình cáp như MMDS môi trường tủyền dẫn tín hiệu sẽ là sóng 7 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục vô tuyến. Ngược lại, đối với hệ thống cáp hữu tuyến (cáp quang, cáp đồng trục, cáp đồng xoắn…). Mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp hữu tuyến có nhiệm vụ nhận tín hiệu phát ra từ các thiết bị trung tâm, điều chế, khuếch đại, cấp nguồn và phân phối tín hiệu hình đến tận thiết bị của thuê bao. Hệ thống mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp là bộ phận quyết định đến đối tượng dịch vụ, khoảng cách phục vụ, số lượng thuê bao và khả năng mở rộng cung cấp mạng. 1.1.3. Thiết bị tại nhà 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 mạng phân 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 cáp dẫn… Các thiết bị này có nhiệm vụ thu tín hiệu và đưa đén TV để thuê bao sử dụng các dịch vụ của mạng: Chương trình TV, truy nhập Internet, truyền dữ liệu… 1.2. VỊ TRÍ CÁC MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN. Từ nhiều thập kỷ trước, mạng viễn thông được cấu thành bởi các thành phần riêng biệt. Thông thường, mạng viễn thông có thể được chia thành các nhóm như sau: - Mạng truyền hình cộng đồng (Community Antenna Network - CATV); - Mạng máy tính nội hạt LAN và mạng diện rộng WAN; - Mạng thoại công cộng PSTN. Các nhóm này thực sự là các mạng độc lập vì chúng cung cấp các dịch vụ chuyên biệt mà các mạng khác không thực hiện được. Do vậy mạng CATV không cung cấp cho thuê bao thoại hoặc các dịch vụ dữ liệu tốc độ cao và các mạng PSTN cũng không cung cấp các dịch vụ Video số hoặc tương tự quảng bá. Giữa những năm 90, có 2 ảnh hưởng mạnh mẽ đã đong vai trò quan trọng trong việc thay đổi diện mạo toàn mạng: 8 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục Thứ nhất, việc truy nhập Internet dễ dàng và chi phí thấp đã mở ra siêu lộ thông tin cho nhiều thuê bao và các doanh nghiệp thực hiện thương mại điện tử, mua sắm trực tuyến, quảng cáo, và các thông tin về dịch vụ dễ dùng, nhanh chóng và miễn phí khác. Thứ hai, đó là việc ban hành đạo luật về viễn thông năm 1996 của Mỹ (U.S Telecommunications Act). Nội dung chính là bãi bỏ những quy định về viễn thông trong đó cho phép các Công ty thoại (nội hạt và đường dài), các nhà cung cấp dịch vụ không dây, hữu tuyến, quảng bá có thể thâm nhập vào lĩnh vực mà mình không phụ trách. Đạo luật này đã tạo ra hội chứng hợp nhất nhiều Công ty tạo thành các Công ty lớn. Hình 2 chỉ ra sự hội tụ của 3 mạng viễn thông trong một mạng băng rộng để cung cấp nhiều dịch vụ thông tin và giải trí. Tuy nhiên, có nhiều nhân tố kinh tế, lợi nhuận, và điều tiết tác động đến tính khả thi trong việc xây dựng một mạng viễn thông như vậy. Các mạng cáp Các mạng băng rộng Các mạng máy tính Các mạng thoại Hình 2: Hội tụ mạng HFC, mạng máy tính và mạng PSTN Các mạng CATV đã trải qua các giai đoạn phát triển từ mạng tương tự quảng bá một chiều đồng trục tới mạng HFC tương tác 2 chiều truyền tải các kênh video tương tự/số và dữ liệu tốc độ cao. Mạng đồng trục băng rộng kiến trúc cây và nhánh truyền thống được hỗ trợ bởi công nghệ RF phục vụ tốt các 9 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục dịch vụ quảng bá và các dịch vụ điểm - đa điểm. Dùng nhiều bộ khuyếch đại (30 - 40), có thể làm giảm chất lượng và tính năng của kênh Video AM-VSB, làm giảm thị hiếu của khách hàng. Việc sử dụng các kết nối viba mặt đất đã giảm số lượng các bộ khuếch đại, cải thiện được hiệu năng truyền dẫn các kênh quảng bá tương tự. Sự tiến bộ vượt bậc trong công nghệ sợi quang từ cuối những năm 80 đã khiến cho công nghiệp truyền hình cáp phát triển mạnh mẽ. Sự ra đời của laser điều chế trực tiếp DM-DFB 550 MHz và các bộ thu quang hoạt động ở dải bước sóng 1310nm đã làm thay đổi kiến trúc truyền thống mạng cáp đồng trục. Mạng HFC cho phép truyền dẫn tin cậy các kênh Video tương tự quảng bá qua sợi đơn mode SMF tới csac node quang, do đó số lượng các bộ khuếch đại RF đã được giảm đi rất nhiều. Hơn nữa các nhà điều hành còn thực hiện triển khai thiết bị Headend sử dụng các Ring sợi quang để kết nối giữa Headend trung tâm và các Heađen thứ cấp hoặc các Hub tại những vị trí quan trọng. Do vậy, các nhà điều hành cáp có thể hạ giá thành và cải thiện hơn nữa chất lượng và tính hữu dụng của các dịch vụ quảng bá truyền thống. Sự phát triển của nhiều thiết bị quan trọng như: Các bộ điều chế QAM, các bộ thu QAM giá thành hạ, các bộ mã hoá và giải mã tín hiệu Video số, cho phép các nhà điều hành cáp cung cấp thêm khoảng 10 dịch vụ Video số mới trong các kênh Video AM/VSB dùng với STB số. Việc triển khai nhanh chóng mạng HFC 750MHz và một số dịch vụ viễn thong cung cấp khả năng cạnh tranh truy nhập và nhiều loại hình kinh doanh cho khách hàng tại các thị trường quan trọng. Vào giữa thập kỷ 1990, kiến trúc mạng HFC đã bắt đầu có hướng phát triển mới. Cuộc cách mạng này là do những áp lực sau của thị trường: - Bùng nổ nhu cầu truy nhập dữ liệu tốc độ cao trong các khu vực dân cư; - Nhu cầu chuyển phát các dịch vụ số tương tác; 10 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục - Gia tăng cạnh tranh từ nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông và các nhà cung cấp dịch vụ DBS; - Sự tiến bộ trong công nghệ sợi quang, đặc biệt là laser và bộ thu quang và quản lýý mạng cáp. Những nhu cầu và áp lực của thị trường đã tác động tới các nhà điều hành cáp xem lại kiến trúc mạng HFC hiện tại và tiến tới mạng truy nhập CATV DWDM. 1.3. TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN TRUYỀN HÌNH CÁP TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG KHU VỰC. 1.3.1. Truyền hình cáp hữu tuyến tại Bắc Mỹ. Khu vực Bắc Mỹ dẫn đầu trên thế giới về phát triển truyền hình cáp hữu tuyến với gần 100 triệu thuê bao, chiếm hơn 90% tổng số người xem truyền hình trong khu vực. Sự thay đổi nghiêng về truyền hình cáp rất rõ rệt: năm 1978 truyền hình vô tuyến chiếm 93% tổng số người xem thì đến năm 1995 giảm xuống còn 65% để nhường chỗ cho truyền cáp hữu tuyến. Ngày nay truyền hình cáp hữu tuyến CATV với hàng trăm chương trình thông tin đang đi sâu rộng vào đời sống kinh tế - chính trị và xã hội ở khu vực Bắc Mỹ. Ở Canada, truyền hình cáp hữu tuyến phát triển rất sớm để phục vụ những vùng nông thôn xa xôi. Năm 1982 Canada thực hiện chương trình thu lệ phí truyền hình cáp làm tăng số lượng người xem tới 60%, chiếm hơn 7 triệu thuê bao. 1.3.2. Truyền hình cáp tại một số thành phố lớn của Mỹ. Cablevision System của Mỹ là tập đoàn viễn thông và giải trí hàng đầu cung cấp dịch vụ truyền hình cáp. Cablevision có khoảng 3,4 triệu thuê bao truyền hình cáp tại New York, Boston, Cleveland. Trong đó 2,7 triệu thuê bao tại New York, 350.000 thuê bao tại Boston, 300.000 thuê bao tại Cleveland. Mạng truyền hình cáp của Cablevision ban đầu là cáp đồng trục, đến nay đã phát triển các đường cáp quang tạo ra hệ thống mạng lai HFC, Cablevision có thể cung cấp các dịch vụ hết sức phong phú cho khách hàng. 11 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục - Các chương trình truyền hình như Optimum TV; - Các kênh phím: American Movie Clasics, Bravo, The Inđêpnent Film Channel; - Các chương trình tham quan du lịch trên TV như: Madison square garden; - Truy nhập Internet qua modem cáp; - Cung cấp dịch vụ điện thoại nội hạt qua mạng HFC. Hiện tại Cablevision đang thực hiện một dự án với tổng kinh phí 300 triệu USD nhằm đưa dịch vụ truyền hình số và Internet tốc độ cao vào mạng truyền hình cáp của mình. 1.3.3. Truyền hình cáp tại khu vực Châu Âu. Khu vực Châu Âu với thị trường truyền hình cáp ở Đức là 50%, Thụy Điển và Pháp: 36%, các nước Bỉ, Hà Lan, Lucxambua, Thụy Sĩ… có khoảng 10%. Nước Anh đứng đầu về sản xuất chương trình truyền hình cáp ở Châu Âu. Sở dĩ khu vực Tây Âu giàu có này ít dùng CATV công cộng vì dân chúng sử dụng anten thu trực tiếp từ vệ tinh (DBA) đắt tiền, thực chất cũng là truyền hình CATV thu nhỏ trong gia đình. 1.3.4. Truyền hình cáp tại Thụy Điển. Truyền hình cáp tại Thụy Điển được triển khai bắt đầu những năm 1960 tại các khu nhà cao tầng mới xây, hệ thống truyền dẫn là cáp đồng trục do Nhà nước quản lýý. Mãi đến năm 1992 csac hệ thống truyền hình cáp tư nhân mới được phép hoạt động. Khoảng 70% số hộ gia đình tại Thụy Điển truy nhập dịch vụ truyền hình cáp hữu tuyến CATV. Khoảng 88% truy nhập CATV hữu tuyến hoặc truyền hình qua vệ tinh. Hiện nay có 4 nhà cung cấp dịch vụ CATV lớn nhất tại Thụy Điển là: - Telia Kabel: 1,3 triệu thuê bao; 12 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục - Kablevision: 500.000 thuê bao, trong đó 350.000 thuê bao nằm trong các mạng cáp thể được cung cấp dịch vụ bằng hai đường khác nhau; - Stjarn - TV: 230.000 thuê bao; - Sweden Online: 185.000 thuê bao. 1.3.5. Truyền hình cáp tại Châu Á. Cho đến nay, truyền hình cáp tại Châu Á, phát triển khá nhanh chóng, đặc biệt là các nước như Nhật Bản, Hà Quốc. Hiện nay, tại Thái Lan có khaỏng vài trăm ngàn thuê bao truyền hình cáp, với lệ phí hàng tháng 20USD/tháng. Các nước khác cũng coi truyền hình cáp hữu tuyến là phương tiện nghe nhìn đại chúng thích hợp sử dụng kinh phí đóng góp của nhân dân mà không phải xin kinh phí của Nhà nước. 1.3.6. Truyền hình cáp tại Trung Quốc. Cho đến cuối năm 1999, Trung Quốc có khaỏng 80 triệu thuê bao truyền hình cáp hữu tuyến, đến nay có khoảng 90 triệu thêu bao, đứng thứ hai trên thế giới sau Bắc Mỹ về số lượng thuê bao. Do dân số đứng đầu thế giới và diện tích đứng thứ 3 trên thế giới, Trung Quốc chọn phương án truyền hình cáp hữu tuyến CATV để phát triển kinh tế và văn hoá tinh thần của nhân dân. Đảng và Nhà nước Trung Quốc đề ra chủ trương là "Truyền hình cáp khắp xóm thôn, truyền hình cáp đến mọi nhà". Truyền hình cáp CATV Trung Quốc đã tự tạo nguồn vốn đóng góp khổng lồ của Nhân dân để phục vụ đời sống văn hoá tinh thần của nhân dân và hỗ trợ cho truyền hình vô tuyến bao cấp đang gặp khó khăn. Dịch vụ truyền hình cáp hữu tuyến tại Trung Quốc hiện nay được cung cấp bởi một số nhà cung cấp dịch vụ khác nhau. Hệ thống truềyn hình cáp hữu tuyến tại Trung Quốc đến nay sử dụng chủ yếu hệ thống sợi quang kết hợp cáp đồng trục - HFC. Hệ thống cáp quang cho CATV được cung cấp bởi các nhà quản lýý mạng viễn thông quốc gia và liên tỉnh Trung Quốc như China Telecom, Provincial PTAs, China Unicom, và một số các tổ chức có 13 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục đường cáp quang riêng như: Bộ đường sắt, Bộ năng lượng, Bộ dầu khí, các tổ chức phát thanh và truyền hình Trung Quốc. 1.3.7. Truyền hình cáp tại Indonesia. Truyền hình cáp lần đầu tiên được triển khai tại Indonesia là hệ thống mạng K@belvision tại Jakarta. K@belvision là hệ thống mạng lai giữa cáp quang và cáp đồng trục HFC (Hybrid Fiber/ Coaxial) cung cấp các dịch vụ chủ yếu bao gồm:  Dịch vụ truyền hình cáp: Phim truyện, ca nhạc, thời trang, quảng cáo, giải trí…  Truy cập Internet. K@belvision được kết nói với các nhà cung cấp dịch vụ Internet của Indonesia cho phép khách hàng truyền hình cáp có thể kết nối Internet với tốc độ lên đến 10 Mb/s bằng đường cáp của mạng K@belvision. Hệ thống mạng K@belvision được phát triển từ năm 1994 tại Jakât. K@belvision có thể ghép đến 88 kênh truyền hình tương tự trên cùng một sợi cáp đồng trục. 1.4. CÁC CÔNG NGHỆ TRUY NHẬP CẠNH TRANH. Có nhiều công nghệ truy nhập có thể phục vụ các dịch vụ băng rộng tới thuê bao. Phần này sẽ cung cấp tổng quan một số công nghệ cạnh tranh cùng những ưu nhược điểm từng loại. 1.4.1. Công nghệ ADSL. Công nghệ ADSL sử dụng đường dây thoại xoắn đôi hiện có để cung cấp băng thông yêu cầu cho các dịch vụ băng rộng như truy nhập Internet, thoại hội nghị, đa phương tiện tương tác và VOD. Công nghệ ADSL được thiết kế để giải quyết tính trạng tắc nghẽn nghiêm trọng hiện nay trong các mạng thoại giữa tổng đài trung tâm (CO) và thuê bao. ADSL có thể chuyển phát tốc độ dữ liệu trong khoảng từ 64 kb/s đến 8,192 Mb/s cho kênh đường 14 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục xuống và tốc độ trong khoảng 16kb/s tới 768 kb/s cho các kênh đường lên trong khi vẫn đồng thời dùng các dịch vụ thoại truyền thống (POTS). ADSL rất phù hợp để đáp ứng nhu cầu truy nhập Internet tốc độ cao. Đường truyền dẫn ADSL cung cấp tốc độ dữ liệu tới 8 Mbit/s xuống khách hàng và 640 Kbit/s luồng lên mở rộng dung lượng truy nhập mà không cần lắp đặt thêm cáp mới. Ngoài ra, việc sử dụng ADSL sẽ chuyển lưu lượng dịch vụ Internet qua các mạng chuyển mạch gói hoặc ATM giúp hoạt động hiệu quả hơn, giải quyết được vấn đề tắc nghẽn trên mạng thoại. Cấu trúc cơ bản. Internet ATM Sw PC DSLAM ATU-C Splitter POTS/ISDN PSTN ChuyÓn m¹ch CO MDF M¹ch vßng thuªbao POTS/ISDN Splitter ATU-R C¸c ®­êng kh«ng ph¶i xDSL Hình 3: Cấu trúc hệ thống ADSL Mạch vòng thuê bao là một đôi dây đồng xoắn đôi nối cụm thuê bao và tổng đài trung tâm. Đối với ADSL full - rate (cung cấp tốc độ 6÷8 Mbit/s luồng xuống), bộ Splitter được lắp đặt tại cả hai đầu cuối mạch vòng. Phía khách hàng modem ADSL mà dây ADSL kết nối tới gọi là khối kết cuối ADSL đầu xa (ATU-R) ở phía tổng đài, các bộ Splitter được lắp đặt nơi các mạch vòng thuê bao kết cuối trên giá phối dây chính MDF, đầu ra có hai đôi 15 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục dây. Đôi thứ nhất kết nối tới mạng chuyển mạch thoại để cung cấp dịch vụ thoại truyền thống. Đôi dây thứ hai kết nối tới khối kết cuối ADSL trung tâm (ATU-C). Để truyền dẫn hiệu quả, các khối ATU-C được kết hợp với chức năng ghép kệnh tạo nên bộ ghép kênh truy nhập DSL (DSLAM) trong tổng đài trung tâm và được kết nối tới mạng các nhà cung cấp dịch vụ. Số liệu qua ADSL được đóng gói trong các tế bào ATM. DSLAM cần có khả năng xử lý các tế bào ATM để thực hiện ghép kênh lưu lượng thống kê. Tổng tốc độ các đường ADSL qua tất cả các khối ATU - C có thể lớn hơn tốc độ đường STM1.  Ứng dụng của ADSL. Đặc điểm truyền tốc độ hai chiều không đối xứng của ADSL làm cho kỹ thuật này phù hợp với hầu hết các ứng dụng yêu cầu băng thông luồng xuống lớn hơn băng thông luông lên. VOD là hướng phát triển ban đầu của ADSL nhưng sau đó truy nhập Internet tốc dộ cao nhanh chóng trở thành hướng phát triển chủ yếu. Ngoài ra còn một số ứng dụng khác đang được phát triển và sử dụng công nghệ này như sau:  Telecommuting: Dịch vụ thoại và truy nhập dữ liệu từ xa, cho phép người sử dụng làm việc tại nhà và kết nối tới cơ sở dữ liệu tại nơi làm việc.  Dịch vụ truyền video hoặc thông tin thời gian thực: ADSL cho phép phân phối những ứng dụng băng rộng theo thời gian thực như tin tức, token chứng khoán, thời tiết…  Chương trình đào tạo từ xa: ADSL full-rate với chất lượng dịch vụ đảm bảo có thể cung cấp luồng video tiêu chuẩn MPEG-2 cho phép các trung tâm giảng dạy gửi video minh hoạ bài dạy và trao đổi trực tiếp với học viên từ nhiều vị trí.  Chữa bệnh từ xa: Các bác sĩ có thể chẩn đoán và khám chưa bệnh từ xa; 16 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục  Hội nghị truyền hình: Mặc dù dịch vụ này yêu cầu băng thông hai chiều đối xứng nhưng ADSL full-rate có thể cung cấp một kênh H0 (384x384 Kbit/s) chuyên dụng ngoài băng thông có sẵn của ADSL cho ứng dụng này trong khi vẫn đảm bảo phục vụ các ứng dụng khác. 1.4.2. Fiber - In - The - Loop. Cn truy nhập FITD thường dùng cáp quang theo kiến trúc hình sao (điểm - đa điểm), gồm một họ các kiến trúc như:  Cáp quang tới tận node FTTN;  Cáp quang tới tận hộ dân cư FTTC;  Cáp quang tới tận hộ thuê bao FTTH. Các hệ thống FITL được phát triển theo hướng tương thích với các dịch vụ, hệ thống truyền dẫn, hệ thống điều hành của các nhà khai thác nội vùng (LEC). Kiến trúc nguyên thủy FITL được chỉ ra trong hình 4. Video server t­¬ng t¸c M¹ng PSTN M¹ng Cæng Internet BNU HÖ thèng truy nhËp chuyÓn m¹ch sè C¸p ®ång trôc Hình 4: Kiến trúc cơ bản mạng FITL 17 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục Một mạng FITL gồm một kết cuối host số (HDT) với các khối BNU trong kiến trúc hình sao, được HDT quản lýý. HDT cung cấp các hoạt động và giao diện cần thiết của hệ thống FITL cho phần còn lại của mạng LEC. Ví dụ: HDT có thể tách riêng lưu lượng chuyển mạch nội hạt và ra bên ngoài để quản lýý định tuyến. Các dịch vụ băng rộng như Internet, tương tác đa phương tiện và thoại được phát tới HDT, HDT có thể được đặt tại CO hoặc tại đầu xa, như tín hiệu băng gốc. Điều này trái ngược với mạng HFC, trong đó các dịch vụ băng rộng được điều chế RF. Tại HDT, tín hiệu số băng gốc được chuyển mạch và gửi tới các khôi smạng băng rộng qua cáp quang. BNU được đặt gần thuê bao và phục vụ nhiều khách hàng. BNU thực hiện chuyển đổi quang điện và các chức năng quan trọng khác. Tín hiệu điện sau đó được phát tới thuê bao qua cáp đồng trục hoặc cáp đồng xoắn đôi. Một khối giao diện mạng đặt tại phía thuê bao sẽ tách tín hiệu Video, tín hiệu dữ liệu, và tín hiệu thoại như chỉ ra trong hình 4. Tín hiệu Video số được tách kênh và giải mã bởi một STB. Một kiến trúc FITL khác là FTTH. Như tên gọi của nó, cáp quang sẽ thay thế cáp đồng trục hoặc cáp đồng xoắn đôi từ BNU đến thuê bao. Sự khác nhau giữa kiến trúc FTTH và FTTC nằm ở vị trí lắp đặt của BNU. Trong kiến trúc FTTH, BNU được đặt tại thuê bao. Vì vậy, nhu cầu dùng công nghệ cáp xoắn đôi ngoài nhà thuê bao được loại bỏ trong kiến trúc FTTH. Phần mạng giữa HDT và các BNU trở thành mạng quang thụ động, điều này trở nên rất quan tọng khi nâng cấp trong tương lai. Băng thông rộng sẵn có (hàng THz) của sợi quang để chuyển phát các dịch vụ băng rộng cho thuê bao là một trong những ưu điểm của kiến trúc mạng toàn quang này. Với việc dùng công nghệ WDM, các hệ thống FTTH có khả năng truyền tải tốc độ hàng Gb/s ví dụ OC-48STM-16 hoặc các dịch vụ băng rộng tương thích với SONET/SDH tới thuê bao. Hơn nữa, vì mỗi BNU được đặt tại nhà thuê bao, do vậy không cần thiết công suất ngoài hoặc bảo dưỡng thêm. 18 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục Nhược điểm chính của FTTH là giá thành mỗi OUT tương đối cao và chi phí lắp đặt cáp quang ban đầu. Bất chấp nhược điểm này, kiến trúc FTTH có nhiều tiềm năng hứa hẹn để cung cấp các dịch vụ băng rộng cho thuê bao. 1.4.3. Vệ tinh quảng bá trực tiếp DBS. Trong khi các công nghệ truy nhập ADSL và FITL dùng các mạng cáp hữu tuyến để cung cấp dịch vụ băng rộng, công nghệ DBS được dựa trên các vệ tinh đồng bộ địa tĩnh cung cấp các chương trình Video số đa kênh cho các thuê bao có trang bị bộ thu DBS. Truyền hình trực tiếp chiếm ưu thế trong công nghệ DBS và cung cấp vài trăm kênh Video số. Dịch vụ truyền hình trực tiếp, được triển khai trong năm 1994 gồm một đĩa anten vệ tinh và một bộ IRD tích hợp khối thu và giải mã, thực hiện dò sóng và giải mã kênh số được chọn. Dịch vụ truyền hình trực tiếp được phân phối bởi 3 vệ tinh công suất cao HS 601 (DBS-1, DBS-2 và DBS-3). Mỗi vệ tinh gồm 16 bộ phát đáp ở dải băng Ku 120W, với DBS - 2 và DBS - 3 mỗi cấu hình cung cấp 8 bộ phát đáp 240W. DBS-1 chuyển phát trên dưới 60 kênh và hơn 20 chương trình từ USSB. Gần đây, USSB được thực hiện bởi truyền hình trực tiếp và kết hợp cùng với các dịch vụ của nó. Với DBS-1, DBS-2, DBS-3 dịch vụ truyền hình trực tiếp cung cấp vài trăm kênh chương trình Video và Audio. Cả 3 vệ tinh cùng được đặt trong quỹ đạo đồng bộ địa tĩnh 22300 dặm, ở 101 kinh độ Đông. Tập đoàn truyền thông Echostar, thành lập năm 1980, được cung cấp khe quỹ đạo tại 1190 kinh độ Tây, và 3 năm sau, mạng nhánh DISH được thiết lập. Vào ngày 28/12/1995, Echostar lắp đặt thành công hệ thóng DBS đầu tiên, Echostar I, và mạng DISH được đưa vào hoạt động vào ngày 4/3/1996. Vệ tinh DBS thứ hai là Echostar II được triển khai thành công vào tháng 10/1996 cũng có quỹ đạo 1190. Vào tháng 5 năm 1997 Echostar triển khai vệ tinh Echostar III tại khe quỹ đạo 61.5 kinh độ Tây. Echostar IV được triển khai tại Kazashtan vào ngày 8/5/1998. Bốn vệ tính này cung cấp mạng DISH cung cấp dung lượng cho hơn 250 kênh Video số, Audio và các dịch vụ số 19 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục liệu. Các chương trình vệ tinh được trích từ nhiều nguồn Video khác nhau, đầu tiên được số hoá, mật mã và phát lên các vệ tinh quỹ đạo DBS. Sau đó các vệ tinh DBS này sẽ phát tín hiệu Video trở lại tới mọi thuê bao, thuê bao có anten thu định hướng chính xác. Mỗi bộ phát đáp của vệ tinh DBS - 1 có thể phát luồng Video MPEG - 2 với tốc độ khoảng hơn 23 Mb/s, trong khi các vệ tinh DBS - 2 và DBS - 3 có thể phát khoảng 30Mb/s. 1.4.4. Dịch vụ phân phối đa điểm đa kênh (MMDS). Công nghệ truy nhập MMDS là một công nghệ không dây (wireless) khác được dựa trên các kênh Video tương tự và số quảng bá mặt đất. Trong những năm đầu thập niên 60, FCC bắt đầu thiết lập một số tần số RF một phía được gọi là ITFS (Instructional Television Fix Service), dành cho các kênh đào tạo từ xa. Trong thập niên 70, các nhà sản xuất thiết bị xin phép FCC cho hép dùng một phần phổ tần ITFS để thương mại hoá. Công nghệ này ban đầu cung cấp 1 hoặc 2 kênh dịch vụ Video cho khách hàng, được gọi là dịch vụ phân phối đa điểm (MDS). Vì nhiều tần số ITFS không được dùng trong các vùng, các nhà cung cấp MDS xin phép FCC cấp phát lại các tần số dùng trong MMDS. Khi các tần số thêm trong phổ ITFS được cáp phát cho các dịch vụ Video, MDS được đổi tên là MMDS. Vào tháng 5 năm 1988, FCC ban hành luật cho MMDS 2 chiều. Phổ MMDS đã được phân phối toàn cầu trong nhiều băng tần RF từ 2 GHz tới 2,7 GHz. Các nhà điều hành các mạng không dùng vùng phổ tần không được cấp phép để cung cấp các dịch vụ băng rộng như Internet, thoại, và đa phương tiện tương tác để thương mại các tốc độ có lợi nhuận cạnh tranh với mạng cáp HFC. Kiến trúc cơ bản MMDS gồm các khối phát vô tuyến MMDS đặt tại các tháp radio cùng với anten, một anten của thuê bao, một bộ ba hạ tần và một STB. Mỗi vùng phục vụ được chia thành các cell có phần giao nhau, mỗi cell có bán kính 40 km. Đối với truyền dẫn yêu cầu mức tin cậy cao, tầm nhìn giữa anten phát và thu được yêu cầu bình thường. Vì tầm nhìn luôn không 20 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục thuận lợi nên nhân tố ảnh hưởng tới chất lượng chủ yếu trong hệ thống MMDS là tín hiệu fading nhiều đường. Một công nghệ gần với MMDS là công nghệ lai ghép giữa cáp quang và không dây (HFW) hay còn gọi là lai ghép giữa quang và vô tuyến (HFR). Kiến trúc này tương tự như HFC ở đó một headend trung tâm phát các dịch vụ băng rộng tới nhiều cell RF qua cáp đơn mode SMF, tới thêu bao được thực hiện qua 2 chiều MMDS. * Có nhiều ưu điểm trong kiến trúc này.  Tăng độ tin cậy truyền dẫn 2 chiều giữa thuê bao và Headend so với kiến trúc MMDS truyền thống;  Giảm lắp đặt vùng RF và chi phí bảo dưỡng;  Kiến trúc này thường phù hợp triển khai trên diện rộng trong các khu vực thành thị tại đó mạng cáp quang đã được xây dựng. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH CÁP 2.1. NGUYÊN LÝ TRUYỀN HÌNH MÀU. 2.1.1. Hệ thống máy phát truyền hình màu Hệ thống máy phát truyền hình màu được mô tả theo sơ đồ khối như hình 5. Ảnh màu cần truyền đi trước hết được hệ quang học và kính lọc màu phân tích thành ba chùm tia màu cơ bản R, G, B (Red, Green, Blue). Ba chùm tia phân biệt tác động lên ba đèn quang điện là Vidicon, CCD hay Superticon để đỏi thành ba tín hiệu hiệu điện là E R, EG, EB (nếu các tín hiệu này đã được sửa méo do sự chuyển đổi quang điện gây ra, thì được ký hiệu: E' R, E'G, E'B ). Để kết hợp được giữa truyền hình màu và truyền hình đen trắng, người ta không trực tiếp truyền đi ba tín hiệu màu cơ bản mà thông qua một mạch ma trận ở phía phát để đổi thành tín hiệu chói E Y và hai tín hiệu màu là E R-EY và EB-EY. Tín hiệu chói EY chính là tín hiệu ảnh trong truyền hình đen trắng, T.V 21 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục đen trắng là T.V màu khác hệ sẽ thu tín hiệu chói E Y để hiện ảnh đen trắng. Còn hai tín hiệu màu qua mạch tạo mã màu của các hệ màu rồi tổ hợp lại thành tín hiệu màu C, đem lại tín hiệu màu C lồng vào phổ tần tín hiệu chói EY rồi đem đi điều chế biên độ (AM) vào máy phát sóng mang hình ảnh (f A) để truyền đi trên các kênh truyền hình đen trắng trước đây. Đồng thời tín hiệu âm thanh cũng được đưa đến điều chế phối hợp với sóng fA đưa lên anten. 22 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục 23 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục 2.1.2. Các khái niệm cơ bản về màu sắc và tín hiệu màu. 2.1.2.1. Ba màu cơ bản. Đỏ (Red) R λ = 700nm Lục (Green) G λ = 456nm Lam (Blue) B λ 435nm * Điều kiện để chọn ba màu cơ bản: - Nếu đem hai màu cơ bản trộn với nhau không cho ra màu cơ bản thứ ba - Nếu đem ba màu cơ bản trộn với nhau theo các tỷ lệ khác nhau sẽ cho ra hầu hết các màu có trong thiên nhiên. 2.1.2.2. Ba yếu tố xác định màu. - Độ chói: Cường độ sáng của màu đó. - Sắc màu: Có quan hệ với bước sóng cho biết sự khác giữa các màu khác - Độ bão hoà màu: là nồng độ của màu đó đậm hay nhạt. 2.1.2.3. Tín hiệu chói EY. Tín hiệu chói là tín hiệu hình ảnh trong truyền hình đen trắng. ở tín hiệu màu thì tín hiệu chói được pha trộn bởi ba màu cơ bản theo tỷ lệ: EY = 0,3 . ER + 0,59. EG + 0,11. EB Ví dụ: Muốn có 1v tín hiệu EY thì ER = ER = EB = 1v. 2.1.2.4. Các tín hiệu màu. Để không gây nhiễu màu lên ảnh đen trắng thì trong kỹ thuật truyền hình người ta không truyền đi các tín hiệu màu cơ bản mà truyền đi các tín hiệu màu (lấy đi hiệu màu trừ đi tín hiệu chói). Vì các tín hiệu màu đều bằng không khi ảnh là đen trắng. ER - EY = ER - (0,3ER + 0,59EG + 0,11EB) = 0,7ER - 0,59EG - 0,11EB EG - EY = -0,3ER + 0,41EG - 0,11EB 24 : ± 0,7v : ± 0,41v Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục EB - EY = -0,3ER + 0,59EG - 0,89EB : ± 0,41v 2.1.2.5. Lựa chọn tín hiệu màu để truyền. Để kết hợp giữa tín hiệu màu và tín hiệu đen trắng người tta truyền đi một tín hiệu chói EY và hai tín hiệu màu ER - EY và EB - EY là đủ. Còn tín hiệu màu EG - EY phía đài phát bỏ đi vì: Quãng biến thiên biên độ bé nhất nên lượng thông tin ít nhất. Mắt người rất nhạy cảm với màu lục nhìn thấy được những chi tiết rất nhỏ của hình ảnh đòi hỏi phải truyền tín hiệu với dải tần rộng. Đến phía máy thu ta khôi phục lại tín hiệu này bằng mạch ma trận G - Y theo biểu thức: EY = 0,3 ER + 0,59 EG + 0,11EB. EY = (ER - EY) + 0,59 (EG - EY) + 0,11 (EB - EY) + EY. ⇔ 0 = 0,3 (ER - EY) + 0,59 (EG - EY) + 0,11 (EB - EY). ⇔ (EG - EY) = - 0,51 (ER - EY) - 0,19 (ER - EY) Mạch ma trận R G B sẽ khôi phục ba tín hiệu màu cơ bản theo: (ER - EY) + EY = ER (EG - EY) + EY = EG (EB - EY) + EY = EB Ba tín hiệu này khuếch đại lên và tạo cự tính âm để tia điện tử bắn lên màn hình. 2.1.2.6. Cài phổ tần tín hiệu màu vào tín hiệu chói. Ta biết trong truyền hình đen trắng khi truyền ảnh tĩnh thì phổ tần của tín hiệu hình là rời rạc (ở đây ta sử dụng phương pháp quét ảnh xen kẽ). Còn khi ta truyền ảnh động thì vị trí các vạch phổ của tín hiệu phổ luôn xê dịch quanh vị trí ban đầu của nó, nhưng mức độ xê dịch không lớn, nên cũng có thể xem phổ của tín hiệu hình khi truyền ảnh động là phổ rời rạc. Trong truyền hình màu do cách tạo ra tín hiệu E R, EG, EB là giống nhau, nên phổ của chúng giống nhau như tín hiệu hình đen trắng. Tín hiệu chói E y 25 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục và các tín hiệu màu, là tổ hợp tuyến tính của các tín hiệu E R, EG, EB nên chúng cũng có phổ tần rời rạc và hoàn toàn giống nhau. Vì thế không thể đồng thời truyền tín hiệu chói và tín hiệu hiệu màu theo một đường truyền, mà chỉ có thể đồng thời truyền tin hiệu chói truyền hình trực tiếp còn hai tín hiệu hiệu màu p hải dịch phổ về phía tần số cao hơn tần số cao nhất của tín hiệu chói, thì phổ tần tín hiệu màu quá rộng. Nên để đảm bảo phổ tần đủ hẹp như độ rộng phổ tần tín hiệu truyền hình đen trắng, ta thực hiện cài xe kẽ phổ tần tín hiệu chói (sắp xếp phổ tần tín hiệu màu vào khoảng trống giữa hai tần số dòng của tín hiệu chói). Giá trị cụ thể của tần số sóng mang phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Độ rộng dải tần tín hiệu chói, phương thức điều chế sóng mang phụ … Nhưng khi chọn tần số sóng mang phụ phải thoả mãn: - Tần số sóng mang phụ phải ở miền tần số cao của phổ tần tín hiệu chói. Vì tần số sóng mang phụ càng cao chi tiết ảnh nhiễu do nó sinh ra trên ảnh truyền hình đen trắng càng nhỏ, mắt càng khó phát hiện. - Phải nhỏ hơn tần số cao nhất của tín hiệu chói. Trong truyền hình thường chọn fS = 4,43MHz. 26 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục U Y C f(MHz) Phổ tần tín hiệu chói Phổ tần tín hiệu màu f S f 2.1.2.7. Bộ tạo mãu màu của các hệ màu: Bộ tạo mãu màu là thiết bị biến đổi các tín hiệu màu cơ bản E R, EG, EB thành tín hiệu màu. Qua mạch tạo mã màu này các tín hiệu hiệu màu được tổ hợp lại thành tín hiệu C "cài" vào phổ tần tín hiệu chói sau đó đưa vào điều biên (AM) sau đó đưa vào máy phát sóng mang hình ảnh fA (Xem hình 5). Trong ba hệ NTSC, PAL, SECAM thì bộ tạo mã màu có những bộ phận giống nhau nhưng có những bộ phận khác nhau. Trong đó bộ phận khác nhau chủ yếu là điều chế và mạch đồng bộ màu. Server muliplex 2.2. TRUYỀN HÌNH SỐ QUA MẠNG CÁP. 2.2.1. Sơ đồ hệ thống phát truyền hình số qua mạng cáp. Video Video source coding and compression Transport Channel coding Modulation Video Video source coding and compression RF Physical interface 27 To cable channel Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục Hình 7: Sơ đồ hệ thống phát truyền hình số qua mạng cáp khuyến nghị của ITU-R * Các khối chức năng và các từ kỹ thuật: - Video: tín hiệu Video - Audio: tín hiệu Audio - Sybsystem video: hệ thống xử lý tín hiệu video - Sybsystem Audio: hệ thống xử lý tín hiệu audio. - Video source coding and compressed: Khối mã hoá nguồn và nén tín hiệu video. - Audio source coding and compressed: Khối mã hoá nguồn và nén tín hiệu audio. - Ancillary data: Dữ liệu phụ. - Control data: Dữ liệu điều khiển. - Service Multiplexing and Transport: Khối ghép kênh dịch vụ và truyền tải. - RF/Transmission System: Hệ thống phát tín hiệu RF. - Channel coding: mã hoá kênh truyền. - Modulation: Khối điều chề. Tín hiệu Audio và Video tương tự được đưa vào các khối xử lý hình và tiếng. Tại đây tín hiệu Audio và Video tương tự được lấy mẫu chuyển đổi thành tín hiệu Video và Audio số, sau đó các tín hiệu Audio, Video số này được tiến hành nén dung lượng thông tin, cuối cùng các tín hiệu Video, Audio 28 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục số đã được nén sẽ được ghép kênh với các dữ liệu phụ và dữ liệu điều khiển. Dữ liệu tại đầu khối ghép kênh dịch vụ là dòng dữ liệu chương trình, tiếp theo dòng dữ liệu này được định dạng thành dòng dữ liệu truyền tải và được đa tới khối mã kênh truyền. Tại khối này dữ liệu dòng truyền tải được tiến hành mã hoá chống lỗi bằng mã hoá Reed - Solomon, kết hợp với các quá trình Inteleaver chống lỗi cụm. Cuối cùng dòng dữ liệu được đưa tới bộ điều chế QPSK, chuyển đổi tín hiệu thành tín hiệu RF, khuếch đại tín hiệu RF và đưa tới giao diện ghép kênh vật liệu với kênh cáp. Cũng giống như trong hệ thống truyền hình số qua vệ tinh tín hiệu Video được số hoá và nén thành dòng truyền tải MPEG-2, dòng truyền tải MBG-2 gồm các gói dữ liệu chứa 188 Bytes, trong đó có một Byte đồng bộ, ba Bytes đầu chứa các thông tin về dịch vụ, thông tin điều khiển và ngẫu nhiên hoá, tiếp theo là 184 Bytes dữ liệu. Video coder Audio Audio coder Data Data coder Bé m· nguån vµ gh?p kªnh MPEG 1 2 3 4 BB Transport Mux Video Programme Mux 2.2.2. Truyền hình số qua mạng cáp theo tiêu chuẩn DVB-C. Hệ thống được mô tả theo sơ đồ khối sau: Physical interface S?nl inversion & rundom RS coder (204.168) Convol interleaver I=12 bytes Byte to in-tuple conversion Differential encoding Baseband shapping Qam modulator & Physical Interface 5 Hình 8: Sơ đồ hệ thống phát truyền hình số theo tiêu chuẩn DVB - C * Các khối chức năng và các từ kỹ thuật. - Video: tín hiệu Video. - Audio: Tín hiệu Audio. - Data: Số liệu. - Video coder: Bộ mã hoá tín hiệu Video. 29 To RF cable Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục - Audio coder: Bộ mã hoá tín hiệu Audio. - Data coder: Bộ mã hoá số liệu. - Progamme Mux: Ghép kênh chương trình. - Transport Mux: Ghép kênh dong truyền tải. - Physical interface: Giao diện vật lý. - RS codẻ: Bộ mã hoá Reed-solomon. - Convol interleaver: Bộ Interleaver kết hợp với mã Convolution conde. - Differential encoding: Mã hoá vi phân. - Baseband Shapping: Lọc sửa băng tần gốc. - Qam modulator & Physical Interface: Điều chế Qam. - To RF cable Channel: Tới kênh truyền cáp. 2.2.1. Cấu trúc khung dòng truyền tải. Sync 1 Byte 187 byte Hình 9: Gói dòng truyền MPEG-2 Sync1 R 187 byte Sync 2 R 187 Byte Sync 3 R 187 Byte Sync1 R 187 byte Hình 10: Gói dòng truyền tải MPEG-2 đã được ngẫu nhiên hoá 204 Byte Sync 1 Byte 187 byte Hình 11: Gói dữ liệu đã được mã hoá RS (240, 188, T = 8) chống lỗi Sync1 or sync n 203 byte Sync1 or sync n 203 Byte Sync1 or sync n Hình 12: Các khung được Interleaver, độ sâu I = 12 Byte 30 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục Sync1 : Byte đồng bộ không bị ngẫu nhiên hoá hoàn toàn; Sync n: Byte đồng bộ không bị ngẫu nhiên hoá, trong đó n = 2…8. 2.2.2.2. Mã hoá kênh truyền. Để đạt được khả năng chống lỗi cao cho đường truyền dữ liệu số bằng cáp, người ta sử dụng mã hoá chống lỗi (FEC) là Reed-Solomon. Hệ thống truyền hình số qua Cáp không sử dụng bộ mã hoá Convolution Code, để tránh lỗi cụm người ta sử dụng kỹ thuật Interleaving Byte dữ liệu. Người ta sử dụng bộ mã hoá Visai thay cho bộ mã hoá Convolution Code. Ngẫu nhiên hoá trải phổ dữ liệu: Dòng dữ liệu đầu vào sẽ được sắp xếp lại thành gói dữ liệu có độ dài cố định, tiếp theo là quá trình ghép kênh dòng truyền tải MPEG-2. Tổng độ dài gói của một gói dòng truyền tải MPRG-2 đã được ghép kênh là 188 Bytes, kể cả một Byte đồng bộ. Quá trình xử lý của bộ mã hoá trong hệ thống phát luôn bắt đầu từ Bit có nghĩa nhất của từ mã đồng bộ. Để tương thích với hệ thống truyền hình qua vệ tinh và để đảm bảo khôi phục lại được xung nhịp, thì dữ liệu đầu ra bộ ghép kênh dòng truyền tải sẽ được ngẫu nhiên hoá theo mô hình dưới đây. 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 EX-OR AND Enable EX-OR Randomized de randomized data Clear/Randomized data input ouput 31 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục Hình 13: Các khung được Interleaver, độ sâu I = 12 * Các khối chức năng và các từ kỹ thuật. - EX-OR : Phần tử logic cộng Modulo 2. - AND : Phần tử logic và - Enable : Đầu vào xung điều khiển cho phép mạch hoạt động. - Clear/Ranđomize data input: Đầu vào xoá/ ngẫu nhiên xoá dữ liệu. - Randomized/ de - randomized data output: Đầu ra dữ liệu đã được ngẫu nhiên hoặc giải ngẫu nhiên. Dòng dữ liệu đầu vào (Bit có nghĩa đầu tiên): 1 0 1 11 0 0 xxxxxxxx… Chuỗi Bit giả ngẫu nhiên PRBS 0 0 0 0 0 0 1 1… Đa thức sinh chuỗi giải ngẫu nhiên PRBS: 1 + X14 + X15. Chuỗi Bit (100101010000000) được nạp vào thanh ghi dịch tạo chuỗi PRBS, sẽ được định vị tại vị trí đầu tiên của mỗi nhóm 8 gói dòng truyền tải, để tạo tín hiệu khởi động bộ giải ngẫu nhiên hoá trong hệ thống thu, thì Byte đồng bộ của gói dòng truyền tải MPEG-2 đầu tiên trong nhóm 8 gói sẽ được đảo Bit từ 47HEX sang B8HEX. Bit đầu tiên của dòng dữ liệu đầu ra bộ ngẫu nhiên hoá sẽ trở thành Bit thứ nhất của Byte đầu tiên sau Byte đồng bộ dòng truyền tải MPEG-2 để trợ giúp các chức năng đồng bộ, trong khi các Byte đồng bộ dòng MPEG-2 của nhóm 7 có dữ liệu sẽ không bị ngẫu nhiên hoá. Trong khoảng thời gian xuất hiện Byte đồng bộ, bộ tạo chuỗi PRBS vẫn hoạt động, nhưng đầu ra của bộ này bị khoá. Do đó chu kỳ của mỗi chuỗi giải ngẫu nhiên PRBS sẽ là 1503 Bytes. Quá trình ngẫu nhiên hoá sẽ vẫn được tiếp tục ngay cả khi đầu vào không có dòng dữ liệu, hay dữ liệu không tương thích với dòng MPEG-2. Mục đích nhằm tránh tình trạng tạo ra các sóng mang không được điều chế từ bộ điều chế. Mã hoá Reed - Solomon. 32 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục Tiếp sau quá trình ngẫu nhiên hoá dữ liệu là quá trình mã hoá sửa lỗi dựa trên kiểu mã hoá RS cho từng gói dòng truyền tải MPEG-2 đã bị ngẫu nhiên hoá, với T = 8, điều đó có nghĩa là có thể sửa được 8 Bytes lỗi trong dòng truyền tải, quá trình này được thực hiện bằng cách thêm 16 Bytes Parity vào một gói dòng truyền tải để tạo ra một từ mã (204, 188). Chú ý: Quá trình mã hoá được thực hiện đối với cả Byte đồng bộ không truyền đổi hay truyền đổi. Đa thức sinh mã: g(x) = (x+λ0)(x+λ1)(x+λ2)…(x+λ15), trong đó λ=02HEX. Đa thức sinh trường (Field Generator Polynomial): p(x) = x8+x4+x3+x2+1 Mã hoá RS ngắn được thực hiện bằng cách thêm vào 51 Bytes "rỗng" trước các Bytes thông tin tại đầu vào bộ mã hoá (255,239), sau quá trình mã hoá csac Bytes này sẽ bị loại bỏ. Interleaver Convolution. Mô hình Interleaver và De-interleaver Convolution được biểu thị bằng sơ đồ sau: Tuyến sử dụng cho từ mã đồng bộ 0 0 1 1 17=M 1 byte per 2 2 17x2 portion 3 3 17x3 11 17x11 0 1 byte per portion 8 9 11 Interleaver I=12 8 17=M 10 11 0 17x11 17x2 17x3 9 10 11 Interleaver I=12 Thanh ghi dịch FIFO Hình 14: Sơ đồ Interleaver và bộ De - interleaver Convolution 33 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục Như trên hình 14 quá trìh Interleaving Convolutional với độ sâu I = 12 sẽ được sử dụng để chống lỗi cho các gói dữ liệu (Xem hình 11). Kết quả thu được khung dữ liệu đã được Interleaved (Xem hình 12). Khung dữ liệu đã được Interleaved sẽ chứa cả các gói dữ liệu lặp đã được mã hoá chống lỗi. Các gói này được phân định bằng các Bytes đồng bộ dòng MPEG-2. Bộ Interleaverr có thể chứa I = 12 nhánh, được kết nối vòng với dòng Bit đầu vào nhờ chuyển mạch đầu vào. Mỗi nhánh là một thanh ghi dịch FIFO; gồm Mj phần tử (trong đó, M=17 = N/I, N = 204 = Độ dài khung đã được mã hoá chống lỗi, I = 12 = Độ sâu Interleaver, j = chỉ số thứ tự nhánh). Các phần tử của một thanh ghi dịch FIFO chứa một Byte, các chuyển mạch đầu vào ra sẽ được đồng bộ. Nhằm mục đích đồng bộ, các Bytes đồng bộ và các Bytes đồng bộ đã bị đảo sẽ được định tuyến qua nhánh "0" của Byte Interleaver (tương ứng không trễ). Định vị Byte vào Symbol: Sau khi thực hiện Interleaving Convolution, quá trình định vị Byte lên các Symbol được thực hiện. Trong từng trường hợp, Bit có nghĩa nhất MSB của Symbol Z sẽ được lấy từ MSB của Byte V. Tương ứng như vậy, Bit có nghĩa tiếp theo của Symbol sẽ được lấy từ Bit có nghĩa tiếp theo trong Byte. Trong trường hợp kiểu điều chế 2 m, - QAM, quá trình này sẽ định vị K Bytes vào n Symbols, như sau: 8k = n x m Ví dụ như đối với kiểu điều chế 64 - QAM (trong đó m=6, k=3 và n = 4). 34 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục Byte V Từ đầu ra bộ Interleaver (Bytes) Tới bộ mã hoá Visai (6 bit Symbol) Byte V+1 Byte V+2 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 b5 b4 b3 b2 b1 b0 b5 b4 b3 b2 b1 b0 b5 b4 b3 b2 b1 b0 b5 b4 b3 b2 b1 b0 Symbol Z Symbol Z+1 Symbol Z+2 Symbol Z+3 Hình 15: Định vị các Byte lên các Symbol cho kiểu điều chế 64 Qam Chú thích 1: b0 là Bit ít nhất (LSB) trong mỗi Byte. Chú thích 2: Trong quá trình chuyển đổi này, các Bits của mỗi Byte có mặt trong hai Symbols, các Symbols được đánh dấu Z, Z+1… Các Symbols sẽ được phát đi trước các Symbols Z+1. Hai Bits có nghĩa nhất (MSB) của mỗi một Symbol sẽ được mã hoá Visai để đạt được trạng thái xoay pha một góc π/2 trong đồ thị định vị điểm thông tin. Quá trình mã hoá Visai hai BIts có nghĩa nhất (MSB) được cho trong phương trình Boolean sau: I k = (A k ⊕ B k ).(A k ⊕ I k −1 ) + (A k ⊕ B k ).(A k ⊕ Q k −1 ) I k = (A k ⊕ B k ).(A k ⊕ Q k −1 ) + (A k ⊕ B k ).(A k ⊕ I k −1 ) Chú ý: kí tự "⊕" là hàm EXOR, "+" là hàm "OR", "." là hàm logic AND Hình 16 sẽ minh hoạ quá trình thực hiện chuyển đổi Byte dữ liệu. From convolutional interleaver Byte to Bk = bq m-tupe convolution q bits (bq-I, b0) Differential encoding Ak = MSB I Qk Ik 2 for 16 QAM q = 3 for 32 QAM Hình 16: Quá trình chuyển đổi Byte dữ liệu 35 Mapping Q Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục Điều chế: Khối điều chế của hệ thống đã tạo ra số điểm thông tin trên đồ thị điểm thông tin có thể là 16, 32, 64, 128 hay 256 điểm. Đồ thị điểm thông tin đối với kiểu điều chế 16QAM, 32-QAM, 64-QAM được cho trong hình 18. Đồ thị các kiểu điều chế 128, 256 QAM được cho trong hình 19. Như trong hình 18, các điểm thông tin trong góc phần tư thứ nhất sẽ được chuyển sang các góc phần tư thứ hai, thứ ba, thứ tư bằng cách thay đổi giá trị của hai Bits MSB và thực hiện quay pha q Bit LSB theo luật ghi trong bảng sau: Góc phần tư thứ nhất 1 2 3 4 MSBs 00 10 11 01 Quay pha các Bit LSC 0 +π/2 +π +3π/2 32-QAM IkQk = 10 16-QAM Q IkQk = 10 IkQk = 00 Q IkQk = 00 10111 10011 00110 00010 1011 1001 0010 0011 10010 10101 10001 00100 00101 00111 1010 1000 0000 0001 10110 10100 10000 00000 00001 00011 1101 1100 0100 0110 11011 11001 11000 01000 01100 01110 1111 1110 0100 0111 11111 11101 11100 01001 01101 01010 11010 11110 01011 01111 IkQk = 11 I IkQk = 01 IkQk = 11 36 IkQk = 01 I Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục 64-QAM IkQk = 10 10110 Q IkQk = 00 101110 100110 100100 001000 001001 001101 001100 101101 101111 100111 100101 001010 101011 001111 101110 101101 00011 000111 100001 000010 000011 000111 000111 111000 101010 101000 100000 000000 000001 000111 000100 110100 110101 110101 111000 010000 011011 111010 011001 110110 110111 110111 110010 010001 010011 011011 011001 111110 111111 111011 111010 010101 010111 011111 011101 111100 111101 111001 111000 010100 010110 011110 011100 IkQk = 11 I IkQk = 01 IkQk are the two MSB in each quadrant Hình 18: Đồ thị định vị điểm thông tin của các kiểu điều chế 16QAM, 32QAM, 64QAM 37 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục IkQk = 00 IkQk = 10 π/2 rotation 11 11010 11011 01011 01000 9 11000 11000 01001 01000 7 10000 10001 10101 10100 11100 11101 5 10010 10011 10111 10110 11110 11111 3 00010 00011 00111 00110 01110 01111 1 00000 00001 00101 00100 01100 01101 1 3 5 7 9 11 IkQk = 11 π rotation IkQk = 01 3π/2 rotation 256-QAM Q IkQk = 00 15 0000 0001 0101 0100 0100 0101 0001 0000 13 0010 0011 0111 0110 0110 0111 0011 0010 11 1010 1011 1111 1110 1110 1111 1011 1010 9 10 1000 1001 1101 1100 10 1100 1101 1001 1000 7 1000 1001 1101 1100 1100 1101 1001 1000 5 1010 10011 10111 10110 11110 11111 11110 11111 3 0010 0011 0111 0110 0110 0111 0011 0010 1 00 0000 0001 0101 0100 00 0100 0101 0001 0000 1 3 5 7 11 13 15 10 IkQk = 10 π/2 rotation IkQk = 11 π rotation 00 11 01 9 I IkQk = 01 3π/2 rotation Hình 19: Đồ thị định vị điểm thông tin của các kiểu điều chế 128 QAM, 256QAM 38 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục CHƯƠNG 3: KIẾN TRÚC MẠNG HFC 3.1. CÁC MÔ HÌNH KIẾN TRÚC MẠNG. 3.1.1. Kiến trúc mạng CATV truyền thống. Head end Thuª bao Thuª bao C¸p trung kÕ C¸p fid¬ Chó thÝch: Pad Bé khuÕch ®¹i C¸p thuª bao Spliter Tap Hình 20: Kiến trúc đơn giản mạng CATV truyền thống * Headend thực hiện các nhiệm vụ sau: - Thu các chương trình từ các nguồn khác nhau. 39 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục - Chuyển đổi từng kênh tới kênh tần số RF mong muốn, ngẫu nhiên hoá các kênh khi có yêu cầu. - Kết hợp tất cả các tần số vào một kênh đơn tương tự băng rộng (Ghép FDM). - Phát quảng bá kênh tương tự tổng hợp này xuống cho các thuê bao. * Hệ thống mạng truyền dẫn bao gồm: - Cáp chính trung kế (Trunk cable). - Fidơ cáp: Cáp rẽ ra từ các cáp trung kế. - Cáp thuê bao (Drop cable): Phần cáp kết nối từ cáp nhánh Fidơ đến thuê bao hộ gia đình. * Hoạt động của mạng. Lưu lượng Video tổng đường xuống phát từ Headend và được đưa tới các cáp trung kế. Để cung cấp cho toàn một vùng, các bộ chia tín hiệu (Spliter) sẽ chia lưu lượng tới các cáp nhánh fidơ từ cáp trung kế. Tín hiệu đưa đến thuê bao được trích ra từ các cáp nhánh (fidơ cáp) nhờ bộ trích tín hiệu Tap. Mức tín hiệu suy hao tỷ lệ với bình phương tần số trung tâm khi truyền qua cáp trục (cáp trung kế, cáp fidơ và cáp thuê bao). Do tín hiệu ở tần số càng cao suy hao càng nhanh so với tần số thấp. Mức tín hiệu cũng bị suy giảm khi đi qua các bộ Spliter và Tap. Trên đường đi của tín hiệu, các bộ khuếch đại tín hiệu được đặt ở các khoảng cách phù hợp để khôi phục tín hiệu bị suy hao. Các bộ khuếch đại được cấp nguồn nhờ các bộ cấp nguồn đặt rải rác trên đường đi của cáp, các bộ nguòn này được nuôi từ mạng điện sở tại. Các bộ khuếch đại xa nguòn được cấp nguồn cũng chính bằng cáp đồng trục: dòng điện một chiều được cộng chung với tín hiệu nhờ bộ cộng. Đến các bộ khuyếch đại, dòng một chiều sẽ được tách riêng để cấp nguồn cho bộ khuếch đại. Vì các kênh tần số cao tín hiệu suy hao nhanh hơn nhất là trên khoảng cách truyền dẫn dài, các kênh tần số cao cần có mức khuếch đại cao hơn so 40 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục với các kênh tần số thấp. Do đó cần phải cân bằng công suất trong dải tần phát tại những điểm cuối để giảm méo. Để phủ cho một vùng, một bộ khuếch đại có thể đặt ở mức cao, kết quả là cả mức tín hiệu và méo đều lớn. Do vậy tại nhà thuê bao gần Headend cần một thiết bị thụ động làm suy giảm bớt mức tín hiệu gọi là Pad. * Các hệ thống cáp đồng trục đã cải thiện đáng kể chất lượng tín hiệu thu của TV, tuy nhiên vẫn còn có một số nhược điểm sau: - Mặc dù đạt được một số thành công về cung cấp dịch vụ truyền hình, các hệ thống thuần túy cáp đồng trục không thể thoả mãn các dịch băng rộng tốc độ cao. - Dung lượng kênh của hệ thống không bằng phát vệ tinh quảng bá trực tiếp DBS. Hệ thống cáp đồng trục có thể cung cấp hơn 40 kênh nhưng các thuê bao DBS có thể thu được gấp 2 lần số kênh trên, đủ cho họ lựa chọn chương trình. Các mạng cáp yêu cầu cần thêm dung lượng kênh để tăng cạnh tranh. - Truyền dẫn tín hiệu bằng cáp đồng trục có suy hao rất lớn, nên cần phải đặt nhiều bộ khuếch đại tín hiệu trên đường truyền. Do vậy phải có các chi phí khác kèm theo: nguồn cấp cho bộ khuếch đại, công suất tiêu thụ của mạng tăng lên… dẫn đến chi phí cho mạng lớn. - Các hệ thống cáp đồng trục thiếu độ tin cậy. Nếu một bộ khuếch đại ở gần Headend không hoạt động (ví dụ như mất nguồn nuôi), tất cả các thuê bao do bộ khuếch đại đó cung cấp sẽ mất các dịch vụ. - Mức tín hiệu (chất lượng tín hiệu) sẽ không đủ đáp ứng cho số lượng lớn các thuê bao. Do sử dụng các bộ khuếch đại để bù suy hao cáp, nhiều đường truyền tác động vào tín hiệu và nhiễu nội bộ của bộ khuếch đại được loại bỏ không hết và tích tụ trên đường truyền, nên càng xa trung tâm, chất lượng tín hiệu càng giảm, dẫn đến hạn chế bán kính phục vụ của mạng. 41 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục - Các hệ thống cáp đồng trục rất phức tạp khi thiết kế và vận hành hoạt động. Việc giữ cho công suất cân bằng cho tất cả các thuê bao là vấn đề rất khó. Để giải quyết các nhược điểm trên, các nhà cung cấp cùng đi tới ý tưởng sử dụng cáp quang thay cho cáp trung kế đồng trục. Toàn hệ thống sẽ có cả cáp quang và cáp đồng trục gọi là mạng lại giữa cáp quang và đồng trục (mạng lại HFC). Yêu cầu đối với hệ thống quang tương tự là duy trì sự tương thích với các thiết bị cáp kim loại hiện có. 3.1.2. Kiến trúc mạng HFC. 3.1.2.1. Các đặc điểm cơ bản mạng HFC. * 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 các node quang đến thuê bao là cáp đồng trục. * Mạng HFC bao gồm 3 mạng con (segment): Mạng truyền dẫn (transport segment), Mạng phân phối (Distribution segment), mạng truy nhập (Acess segment). Hea®en trung tr©m Node quang TV Node quang TV Hub thø cÊp Hub s¬ cÊp Hub thø cÊp M¹ng truyÒn dÉn (backbone) M¹ng ph©n phèi 42 M¹ng truy nhËp Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục Hình 21: Kiến trúc mạng HFC - Mạng truyền dẫn bao gồm hệ thống cáp quang và các Hub sơ cấp, nhiệm vụ của nó là truyền dẫn tín hiệu từ Heađen đến các khu vực xa. Các Hub sơ cấp có chức năng thu/ phát quang từ/ đến các node quang và chuyển tiếp tín hiệu quang tới các Hub khác. - Mạng phân phối tín hiệu bao gồm hệ thống cáp quang, các Hub thứ cấp và các node quang. Tín hiệu quang từ các Hub sẽ được chuyển thành tín hiệu điện tại các node quang để truyền thuê bao. Ngược lại trong trường hợp mạng 2 chiều, tín hiệu điện từ mạng truy nhập sẽ được thu tại node quang và chuyển thành tín hiệu quang để truyền đến Hub về Headend. - Mạng truy nhập bao gồm hệ thống cáp đồng trục, các thiết bị thu phát cao tần có nhiệm vụ truyền tải các tín hiệu cao tần RF giữa node quang và các thiết bị thuê bao. Thông thường bán kính phục vụ của mạng con truy nhập tối đa khoảng 300m. * Hoạt động của mạng. Tín hiệu Video tương tự cũng như số từ các nguồn khác nhau như: Các bộ phát đáp vệ tinh, nguồn quảng bá mặt đất, Video Server được đưa tới Headend trung tâm. Tại đây tín hiệu được ghép kênh và truyền đi qua Ring sợi đơn Mode (SMF). Tín hiệu được truyền từ Headend trung tâm tới thông thường là 4 hoặc 5 Hub sơ cấp. Mỗi Hub sơ cấp cung cấp tín hiệu cho khoảng hơn 150.000 thuê bao. Có khoảng 4 hoặc 5Hub thứ cấp và Headend nội hạt, mỗi Hub thứ cấp được sử dụng để phân phối phụ thêm các tín hiệu Video tương tự hoặc số đã ghép kênh với mục đích giảm việc phát cùng kênh video tại các Headend sơ cấp và thứ cấp khác nhau. Các kênh số và tương tự của Headend trung tâm có thể cùng được chia sẻ sử dụng trên mạng backbone. Mạng backbone được xây dựng theo kiến trúc vòng sử dụng công nghệ SONET/SDH hoặc một số công nghệ độc quyền. 43 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục Các đặc điểm của SONET/SDH được định nghĩa cấp tốc độ số liệu chuẩn từ tốc độ OC-1 (51,84 Mb/s)/STM-1 (155,52 Mb/s) tới các tốc độ gấp nguyên lần tốc độ này. Trong mạng SONET/SDH, tín hiệu Video tương tự được số hoá, điều chế, ghép kênh TDM và được truyền ở các tốc độ khác nhau từ OC-12/STM4 (622 Mb/s) tới OC-48/STM-16 (2448 Mb/s). Ở đâysử dụng kỹ thuật ghép kênh thống kê TDM để tăng độ rộng băng tần sử dụng. Ghép kênh thống kê TDM thực hiện cấp phát động các khe thời gian theo yêu cầu để thực hiện các dịch vụ có tốc độ bit thay đổi qua mạng SONET/SDH. Để giảm chi phí lắp đặt, phần lớn các nhà điều hành CATV lựa chọn sử dụng thiết bị tương thích với chuẩn SONET/SDH, tuỳ theo các giao diện mạng. Dung lượng node quang được xác định bởi số lượng thuê bao mà nó cung cấp tín hiệu. Node quang có thể là node cỡ nhỏ với khoảng 100 thuê bao hoặc cỡ lớn với khoảng 2000 thuê bao. 3.1.2.2. Ưu và nhược điểm của mạng HFC. - Sử dụng cáp quang để truyền tín hiệu, mạng HFC sẽ sử dụng các ưu điểm vượt trội của cáp quang so với các phương tiện truyền dẫn khác: Dải thông cực lớn, suy hao tín hiệu rất thấp, ít bị nhiễu điện từ, chống lão hoá và ăn mòn hoá học tốt. Với các sợi quang được sản xuất với công nghệ hiện đại ngày nay, các sợi quang cho phép truyền các tín hiệu có tần số lên tới hàng trăm THz (10145 - 1015 Hz). Đây là dải thông tín hiệu vô cùng lớn, có thể đáp ứng mọi yêu cầu dải thông đường truyền mà không một phương tiện truyền dẫn nào khác có thể có được. - Tín hiệu quang truyền sợi quang hiện nay chủ yếu nằm trong 2 cửa sổ bước sóng quang là 1310nm và 1550nm. Đây là 2 cửa sổ có suy hao tín hiệu rất nhỏ; 0,3 dB/km với bước sóng 1310nm và 0,2nm với bước song 1550nm. Trong khi đó với một sợi cáp đồng trục loại suy hao thấp nhất cũng phải mất 43dB/km tại tần số 1 GHz. 44 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục - Tín hiệu truyền trên sợi cáp là tín hiệu quang, vì vạy không bị ảnh hưởng bởi các nhiễu điện từ từ môi trường dẫn đến đảm bảo được chất lượng tín hiệu trên đường truyền. Được chế tạo từ các trung tính là Plastic và thủy tinh, các sợi quang là các vật liệu không bị ăn mòn hoá học dẫn đến tuỏi thọ của sợi cao. - Có khả năng dự phòng trong trường hợp sợi quang bị đứt. - Mặc dù mạng HFC đã cải thiện đáng kể chất lượng tín hiệu truyền hình, nhưng các mạng con truy nhập vẫn sử dụng các thiết bị tíc cực là các bộ khuếch đại tín hiệu nhằm bù suy hao cáp để truyền tín hiệu đi xa. Theo kinh nghiệm các nhà điều hành mạng cáp của châu Âu và châu Mỹ, trục trặc của mạng truyền hình cáp phần lớn xảy ra do các bộ khuếch đại và các thiết bị ghép nguồn cho chúng. Các thiết bị này nằm rải rác trên mạng, vì thế việc định vị, sửa chữa thông thường không thể thực hiện nhanh được nên ảnh hưởng đến chất lượng phục vụ khách hàng của mạng. Với các mạng truy nhập đồng trục, khi cung cấp dịch vụ 2 chiều, các bộ khuếch đại cần tích hợp phần tử khuếch đại tín hiệu cho các tín hiệu ngược dòng đã đến độ ổn định của mạng giảm. Do vậy xu hướng trên thế giới đang chuyển dần sang sử dụng mạng truy nhập thụ động. 3.1.3. Kiến trúc mạng HFPC. * Khái niệm. Một mạng HFC chỉ sử dụng các thiết bị cao tần thụ động được gọi là mạng HFC thụ động HFPC (Hybrid Fiber/Pasive Coaxia). Như vậy với kiến trúc HFPC, mạng con truy nhập không đồng bộ khuếch đại nào nữa mà chỉ còn các bộ chia tín hiệu, các bộ ghép định hướng và các bộ trích tín hiệu thụ động. * Sử dụng mạng truy nhập HFPC sẽ tạo ra các ưu điểm sau: - Chất lượng tín hiệu được nâng cao do không sử dụng các bộ khuếch đại tín hiệu mà hoàn toàn chỉ dùng các thiết bị thụ động nên tín hiệu tới thuê bao sẽ không bị ảnh hưởng của nhiễu tích tụ do các bộ khuếch đại. 45 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục - Sự cố của mạng sẽ giảm rất nhiều dẫn đến tăng độ ổn định và chất lượng phục vụ mạng vì trục trặc của mạng truyền hình cáp phần lớn xảy ra do các bộ khuyếch đại và thiết bị ghép nguồn cho chúng. - Các thiết bị thụ động đều có khả năng truyền tín hiệu theo 2 chiều, vì thế độ ổn định của mạng vẫn cao khi cung cấp dịch vụ 2 chiều. - Sử dụng hoàn toàn các thiết bị thụ động sẽ giảm chi phí rất lớn cho việc cấp nguồn bảo dưỡng, thay thế và sửa chữa csac thiết bị tích cực dẫn đến giảm chi phí điều hành mạng. - Nếu sử dụng mạng đồng trục thụ động, số lượng thuê bao tại một node quang sẽ giảm đi, dẫn đến dung lượng đường truyền cho tín hiệu hướng lên sẽ tăng lên, tạo ra khả năng cung cấp tốt các dịch vụ 2 chiều tốc độ cao cho thuê bao. * Một số nhược điểm của mạng HFPC: - Do không sử dụng các bộ khuếch đại tín hiệu cao tần, tín hiệu suy hao trên cáp sẽ không được bù dẫn đến hạn chế lớn bán kinh phục vụ của mạng. - Do không kéo cáp đồng trục đi xa, số lượng thuê bao có thể phục vụ bởi một node quang có thể giảm đi. Để có thể phục vụ số lượng thuê bao lớn như khi sử dụng csac bộ khuếch đại tín hiệu, cần kéo cáp quang đến gần thuê bao hơn và tăng số node quang dẫn đến tăng chi phí lớn cho mạng. 3.2. CÁC THÀNH PHẦN HỆ THỐNG. Mục này sẽ đề cập đến những thành phần đóng vai trò quyết định đến chất lượng của một hệ thống mạng HFC, bao gồm: - Cáp sợi quang. - Cáp đồng trục - Các bộ khuyếch đại tín hiệu. - Các bộ chia tín hiệu và rẽ tín hiệu. 46 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục 3.2.1. Cáp sợi quang. 3.2.1.1. Cấu tạo. Líp vá thø hai Líp vá thø nhÊt Líp bäc Lâi Hình 22: Cấu trúc sợi quang Sợi quang là ống dẫn điện môi hình trụ. Thành phần chính gồm lõi và lớp bọc. Lõi để dẫn ánh sáng còn lớp bọc để giữ ánh sáng tập trung trong lõi sợi nhờ sự phản xạ toàn phần giữa lớp lõi và lớp bọc. Để bảo vệ sợi quang tránh những tác dụng do điều kiện bên ngoài, sợi quang còn được bọc thêm hai lớp nữa, bao gồm: - Lớp vỏ thứ nhất: có tác dụng bảo vệ sợi quang tránh sự xâm nhập của hơi nước, tránh sự trầy xước gây nên những vết nứt và giảm ảnh hưởng vi uốn cong. - Lớp vỏ thứ hai: có tác dụng tăng cường sức chịu đựng của sợi quang trước tác dụng cơ học và ảnh hưởng của nhiệt độ. 3.2.1.2. Các đặc tính của sợi quang. * Suy hao. Công suất quang truyền lên sợi giảm theo quy luật hàm số mũ. P(z) = P(0) x 10(-α/10)z. Trong đó: P(0) : công suất quang đầu sợi. P(z) : công suất quang ở cự ly z. α : hệ số suy hao. Độ suy hao của sợi quang được tính bởi công thức: 47 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục A(dB) = -10lg (P2/P1). Trong đó: P1: công suất quang đầu vào. P2: công suất quang đầu ra. Hệ số suy hao trung bình (suy hao trên một đơn vị chiều dài). α(dB/km) = A(dB)/L (km) Trong đó: A: độ suy hao của sợi quang. L: chiều dài của sợi quang. Các nguyên nhân gây nên suy hao. - Suy hao do hấp thụ vật liệu: Sự có mặt của các tạp chất kim loại và các ion OH trong sợi quang là nguồn điểm hấp thụ ánh sáng. Mức độ hấp thụ tuỳ thuộc vào bước sóng ánh sáng truyền qua nó và tuỳ thuộc vào nồng độ tạp chất của vật liệu. - Suy hao do tán xạ Rayleigh: ánh sáng khi truyền trong sợi quang gặp những chỗ không đồng nhất sẽ bị tán ạ. Tia xạ truyền qua chỗ không đồng nhất bị toả ra nhiều hướng. Chỉ có một phần ánh sáng tiếp tục truyền theo hướng cũ, do đó năng lượng bị mất mát. Độ suy hao của tán xạ Rayleigh tỉ lệ nghịch với lũy thừa bậc 4 của bước sóng (λ-4) nên độ suy hao giảm rất nhanh về phía bước song dài. Ngoài tán xạ Rayleigh, ánh sáng truyền trong sợi còn bị tán xạ khi gặp những chỗ không hoàn hảo giữa lớp vỏ và lớp lõi. Một tia tới sẽ có nhiều tia phản xạ khác nhau. Những tia có góc phản xạ nhỏ hơn góc tới hạn sẽ bị khúc xạ ra lớp vỏ và bị suy hao dần. - Suy hao do sợi bị uốn cong: Với những chỗ uốn cong nhỏ (vi uốn cong), tia sáng truyền bị lệch trục làm cho sự phân bố thường bị xáo trộn và năng lượng bị phá xạ ra ngoài dẫn đến suy hao. Còn khi sợi bị uốn cong, các tia sáng không thoả mãn điều kiện phản xạ toàn phần, do đó tia sáng sẽ bị khúc xạ ngoài. Bán kính uốn cong càng nhỏ thì 48 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục suy hao càng lớn. Các nhà sản xuất khuyến nghị bán kính uốn cong trong khoảng từ 30mm tới 50mm thì suy hao do uốn cong là không đáng kể. * Tán sắc. Một xung ánh sáng được đưa vào là truyền dẫn trong sợi quang thì ở đầu ra xung ánh sáng sẽ bị biến dạng so với xung đầu vào. Sự biến dạng này được gọi là tán sắc. Tán sắc làm cho biên độ tín hiệu tương tự bị giảm và bị dịch pha, còn tín hiệu số sẽ bị mửo rộng xung và bị chồng lấn nhau. Sự tán sắc làm hạn chế dải thông của sợi quang. Các nguyên nhân gây tán sắc: - Tán sắc mode: với sợi đa mode, ánh sáng truyền truyền trong sợi phân thành nhiều mode, mỗi mode có một đường truyền khác nhau, nên thời gian truyền của các tia sáng theo các mode là khác nhau. Điều đó dẫn tới các tia sáng không ra đồng thời khỏi sợi quang mặc dù cùng xuất phát tại cùng một thời điểm, gây nên tán sắc. - Tán sắc nội mode: Tán sắc không những chỉ do hiệu ứng trễ giữa các mode gây ra mà nó còn do chính nội tại của các mode riêng rẽ. Có hai loại tán sắc nội mode: Tán sắc vật liệu: do sự thay đổi chỉ số chiết suất của vật liệu lõi theo bước sóng. Tán sắc vật liệu là một hàm của bước sóng. Tán sắc dẫn sóng: do sợi đơn mode chỉ giữ khoảng 80% năng lượng ở trong lõi, còn 20% ánh sáng truyền trong vỏ nhanh hơn năng lượng ở trong lõi. Độ tán sắc tổng: Tán sắc tổng = (t ¸n s¾c mode)2 +(t ¸n s¾c néi mode)2 Nếu kí hiệu Dt là tán sắc tổng, Dmod là tán sắc mode, Dchr là tán sắc nội mode, Dvl là tán sắc vật liệu, Dds là tán sắc dẫn sóng. Ta có thể viết: 49 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục Dt = D 2mod +D 2chr = D 2mod +(D vl +D ds )2 3.2.2. Cáp đồng trục 3.2.2.1. Cấu tạo. Cáp đồng trục được sử dụng rộng rãi cho việc phân phối tín hiệu các chương trình truyền hình. Hình 23 vẽ sơ đồ cấu trúc cáp đồng trục sử dụng trong CATV. Lớp vỏ nhựa Vỏ bọc nhôm Lớp bọt nhựa Dây dẫn trong (Đồng bọc nhôm) Hình 23: Cấu tạo cáp đồng trục. Phần lõi của dây dẫn thông thường làm bằng đồng với điện trở nhỏ thuận lợi truyền dòng điện cường độ. Lớp vỏ ngoài và vỏ phần lõi trong thường làm bằn nhôm. Vật liệu giữa 2 lớp nhôm tbường là nhựa. Giữa lõi và phần ngoài có các túi không khí để giảm khôi slượng và tránh thấm nước. Ngoài cùng là một lớp vỏ bọc chống các tác động cơ học. Đường kính tiêu chuẩn của cáp là 0,5; 0,75; 0,875 và 1 inch, trở kháng đặc tính của cáp thường là 7Ω. Tín hiệu sẽ bị suy giảm khi truyền theo chiều dài của cáp. Lượng suy giảm phụ thuộc vào đường kính cáp, tần số, hệ số sóng đứng và nhiệt độ. Có 3 loại cáp đồng trục khác nhau được sử dụng trong mạng cáp phân phối. 50 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục - Cáp trung kế. - Cáp fidơ - Cáp thuê bao. Cáp trung kế đường kính từ 0,5 đến 1 inch dùng truyền tín hiệu bắt đầu từ node quang. Tổn hao truyền dẫn đối với loại cáp 1 inch là 0,89 dB ở tần số 50MHz và 3,97dB ở 750 MHz (tính với 100m cáp). Cáp fidơ được sử dụng nối giữa các bộ khuếch đại đường dây và các bộ chia tín hiệu còn cáp thuê bao có đường kính nhỏ hơn cáp fidơ dùng để kết nối từ các bộ chia tới thiết bị đầu cuối thuê bao. Vị trí lắp đặt của các cáp trong mạng được chỉ trong hình. 3.2.2.2. Các thông số của cáp đồng trục. * Suy hao do phản xạ. Suy hao do 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 trên công suất phản xạ. Lr(dB) = 10 log (Pt/Pr) (dB). Khi trở kháng thực càng gần với giá trị danh định, công suất phản xạ càng nhỏ và suy hao phản xạ càng nhiều. Khi phối hợp lý tưởng ta có P r = 0. Tuy nhiên trong thực tế giá trị L r vào khoảng 28 - 32 dB. Nếu suy hao phản xạ quá nhỏ, phản hồi sẽ xuất hiện trên đường dây và sẽ tạo nên tín hiệu có tiếng ù. * Trở kháng vòng. Công suát từ các bộ khuếch đại để bù lại suy giảm trên đường truyền thường được cung cấp bởi dòng một chiều xoay chiều điện áp thấp truyền trong cáp theo tần số RF. Do mức điện áp thấp, thông thường khoảng 45V, trở kháng vòng (trở kháng phối hợp của dây dẫn trong và ngoài của cáp) là một đặc tính quan trọng. Dòng điện này chảy qua trong toàn bộ tiết diện của cáp, và vì vậy trở kháng của dây dẫn trong đối với nó sẽ cao. 51 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục 3.2.3. Các bộ khuếch đại RF. 3.2.3.1. Đặc điểm các bộ khuếch đại. Các bộ khuếch đại đường truyền bù lại suy giảm tín hiệu, chúng đóng vai trò quan trọng khi thiết kế hệ thống. Mỗi bộ khuếch đại có chứa một bộ ổn định để bù lại suy giảm ở các tần số khác nhau. Trong hệ thống truyền hình cáp thường sử dụng bộ khuếch đại cầu. Với trở kháng vào lớn, tín hiệu từ đường trung chuyển có thể được lấy ra mà không ảnh hưởng đến chất lượng của toàn bộ kênh truyền. Yêu cầu đối với bộ khuếch đại là độ ổn định phải cao do có sự tích luỹ độ suy hao của nhiều thành phần mắc nối tiếp: - Chúng phải làm việc được trên một phạm vi dải tần rộng, hệ số khuếch đại phải đạt được giá trị phù hợp tại các miền tần số cao. - Bộ ổn định có khả năng bù lại suy giảm theo tần số một cách thích hợp. - Bộ khuếch đại có đặc tuyến tuyến tính cao, để tránh xuyên nhiễu. - Tự động điều chỉnh hệ số khuyếch đại và đặc tuyến tần số để bù lại sự thay đổi do nhiệt độ. - Tỷ số C/N của riêng một bộ khuếch đại phải đủ lớn để chống được mức nhiễu tầng của các bộ khuếch đại. Có 3 loại bộ khuếch đại được sử dụng trong mạng CATV HFC tuỳ thuộc vào vị trí của chúng. - Bộ khuếch đại trung kế. - Bộ khuếch đại cầu. - Bộ khuếch đại đường dây dải rộng. Vị trí từng loại trong mạng được chỉ ra trong hình 21.  Đặc điểm từng loại. * Bộ khuếch đại trung kế. 52 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục TÝn hiÖu vµo Postamp Ph©n ®Òu (Flantness) KhuÕch ®¹i (Gain) Dù ®o¸n (Bode) TÝn hiÖu ra Khèi c©n b»ng (EQ) TiÒn khuÕch ®¹i HPF 24V HPF Hình 24: Sơ đồ khối đơn giản bộ khuếch đại trung kế. Được đặt tại điểm khi suy hao lên tới 20-22 dB tính từ bộ khuếch đại trước đó, mức đầu ra thông thường khoảng 30 - 36 dBmV. Ưu điểm: Mức CNR cao (< 80 dBc) đặc biệt là với các kênh truyền hình tần số cao (>300MHz). Vì cáp đồng trục khi truyền dẫn tổn hao phụ thuộc nhiều vào tần số nên biên độ tín hiệu Video phát đi cần phải được giữ cân bằng nhằm duy trì sự đồng đều trong toàn vùng phổ tín hiệu RF đã phát. Các bộ giữ cân bằng đường xuống được thiết kế để bù cho các đoạn cáp đồng trục độ dài cố định. Bằng cách tưang suy hao ở tần số thấp, bộ cân bằng cho phép các bộ khuếch đại trung kế duy trì mức khuếch đại phù hợp với từng khoảng tần số trong phổ tín hiệu truyền dẫn. Ngoài ra, 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. Các bộ khuếch đại trung kế thường dùng mạch tự điều chỉnh hệ số khuếch đại (AGC). Khoảng điều khiển chênh lệch mức khuếch đại thường trong khoảng 6-10 dB. Các khối AGC trong bộ khuếch đại trung kế tách tín hiệu mẫu của các kênh hoa tiêu tại đầu ra bộ khuếch đại, tín hiệu mẫu này thường được dùng để tạo ra mức điện áp phù hợp để điều khiển mức khuếch 53 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục đại (Gain) và độ dốc (Slope) đặc tuyến của bộ khuếch đại. Các tần số hoa tiêu chuẩn khác nhau với từng nhà sản xuất. Tất cả các loại bộ khuếch đại trong truyền hình cáp đều dùng một số mạch khuếch đại đẩy kéo để giảm thiểu hài méo bậc hai. Bộ khuếch đại Fidơ: Được sử dụng không chỉ để phát xuống những kênh tín hiệu Video tới các bộ khuếch đại trung kế mà còn chia tín hiệu tới các fidơ cáp khác nhau (thường là 4 cáp fidơ). Mức tín hiệu ra thường trong khoảng 40 - 50 dBmV (cao hơn 12dB so với bộ khuếch đại trung kế. Bộ khuếch đại đường dây. Khoảng cách giữa các bộ khuếch đại này khoảng 120 - 130 (m), đặt ở phía gần thuê bao. Để giảm hiệu ứng méo phi tuyến ở tín hiệu Video phát đi cũng như duy trì sự đồng đều trong toàn dải tần tín hiệu, tối đa chỉ sử dụng 2-4 bộ khuếch đại đường dây, tuỳ thuộc vào số lượng Tạp giữa các bộ khuếch đại đường dây dải rộng. Trong các hệ thống CATV 2 chiều có sử dụng một thiết bị lọc đặc biệt là bộ lọc diplexer (hình 2.14) cho phép tách riêng tín hiệu đường lên và đường xuống. Tại các hệ thống truyền cáp hình cáp tại Bắc Mỹ, các kênh tín hiệu đường lên được đặt ở dải tần số 5042 MHz. Dải tần tín hiệu đường xuống là 52-860 MHz. Diplexer có độ cách ly giữa các dải tần khoảng 60dB. Cæng H Cæng C C¸c bé läc Cæng L Hình 25: Minh hoạ đơn giản một diplexer 54 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục Diplexer là thiết bị có 3 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 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 đường dây (khuếch đại trung kế và khuếch đại cầu) các tín hiệu đường xuống chuyển qua cổng H, tín hiệu đường lên chuyển qua cổng L. 3.2.3.2. CNR của bộ khuếch đại đơn và nhiều bộ khuếch đại nối tiếp. Một trong những thông số quan trọng nhất đánh giá hiệu năng truyền dẫn của hệ thống CATV là tỷ lệ sóng mang - trên - nhiễu (CNR). CNR của một bộ khuếch đại đơn được tính theo công thức: CNR (dB) = Pra/kB TB + 59,16 - F - G. Trong đó: - Pra là công suất ra của bộ khuếch đại. - KB là hằng số Boltzmann (1,38 . 10-23 J/K) - T là nhiệt độ Kenvil của bộ khuếch đại - G(dB) là hệ số khuếch đại - Giá trị - 59, 16 dBmV là nhiễu nhiệt trong dải tần 4 MHz - F(dB) là tạp âm nhiệt của bộ khuếch đại. Tạp âm nhiệt thông thường đối với các bộ khuếch đại trung kế thường trong khoảng 7 - 10 dB với mức tín hiệu vào là +10 dBmV và hệ số khuếch đại 20dB. Trong trường hợp N bộ khuếch đại khác nhau liên tiếp. Giả sử bộ khuếch đại thứ N có tạp âm nhiệt F N và hệ số khuếch đại GN như trong hình 26. G1 G2 GN F1 F2 FN 55 CNRN F Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục Hình 26. Sơ đồ N bộ khuếch đại nối tiếp Tạp âm nhiệt của toàn hệ thống được tính: F = F1 + F2 − 1 F3 − 1 FN − 1 + + .... + G1 G1 G 2 G1G 2 ...G N Trường hợp đơn giản nhất là tất cả các bộ khuếch đại RF là giống nhau thì CNR của toàn hệ thống tính theo công thức: CNRN = CNR - 10log (N) Ví dụ: Nếu một hệ thống CATV có 4 bộ khuếch đại nối tiếp với CNR của một bộ khuếch đại là 56 dB thì CNR của toàn hệ thống sau bộ khuếch đại thứ 4 sẽ là 50 dB. Trường hợp tổng quát CNRN của toàn hệ thống gồm các bộ khuếch đại khác nhau được tính theo công thức: CNR N (dB) = -10 log- CNR 10-CNER1 / 10 + 10 -CNER2 / 10 + ... + 10-CNER N / 10  3.2.4. Bộ chia và rẽ tín hiệu Sơ đồ đơn giản của bộ rẽ tín hiệu Tap cổng ra suy hao 20dB. Đường vào Đường nguồn AC Khối ghép định hướng Đường RF -12dB -4dB 56 Chia tín hiệu Đường ra Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục Hình 27. Sơ đồ khối đơn giản Tap 4 đường suy hao 20dB Tap được sử dụng để đưa tín hiệu tới cáp thuê bao. Một Tap điển hình bao gồm một khối gép định hướng RF và các khối chia công suất. Khối ghép định hướng rẽ ra một phần năng lượng tín hiệu đầu vào, còn các khối chia công suất (Spliter) chia tín hiệu tới thường là 2, 4, 8 cổng ra. Công suất tổn hao giữa cổng vào so với cổng ra được gọi là suy hao xen (Insertion loss), còn với cổng ra khác (cổng rẽ) gọi là suy hao cách ly (lsolation loss). Suy hao xen của Tap thường độc lập với tần số và nhiệt độ Suy hao cách ly lớn nhất quan trọng đối với các hệ thống CATV 2 chiều để ngăn tín hiệu đường lên của một thuê bao này lọt vào tín hiệu đường xuống của thuê bao khác. Thông thường suy hao cách ly vào khoảng 20 dB giữa dải tần đường lên và đường xuống. Tap được đặc trưng với giá trị rẽ, được đánh giá bằng tỷ lệ giữa công suất ra tại cổng rẽ và công suất tín hiệu vào. Giá trị rẽ thường trong khoảng 4 - 35dB. 3.3. CÁC MẠNG TRUY NHẬP HFC 2 CHIỀU. 3.3.1. Các công nghệ thúc đẩy. Sự phát triển từ các mạng cáchi phí HFC một chiều sang các mạng truy nhập HFC băng rộng hai chiều được thúc đẩy bởi sự ra đời của ba hệ thống thiết bị mới: - Đầu thu tín hiệu truyền hình số cao cấp: STB cao cấp (Advance STB) - Modem cáp: Cable Modem - Các hệ thống thoại lP hoạt động qua mạng HFC. Vị trí các thiết bị trên trong mạng HFC 2 chiều như trong hình 28. 57 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục Internet Backnown H PSTN H High - Spret Transport Ring Headend Telephone H H H STB Modem Computer H TV Satellite dish Off the Air channets Headend M¹ng Hub/HFC ThiÕt bÞ ®Çu cuèi thuª bao Hình 28. Thiết bị đầu cuối thuê bao trong mạng HFC 2 chiều Mỗi công nghệ trên cho phép ra đời nhiều loại hình dịch vụ mới mà trước đó không thể thực hiện được. Phần tiếp theo sẽ xem xét các chức năng của các hệ thống này cùng các loại hình dịch vụ. 3.3.1.1. Set- Top - Box (STB) STB bao gồm các loại số và tương tự, là thành phần rất quan trọng trong mạng HFC. STB số là kết nối cho sự phát triển từ các TV tương tự hiện nay tới các TV số cao cấp trong tương lai. Với sự ra đời của STB tương tự trong thập niên 70,80, các thuê bao thu được các kênh TV tương tự qua mạng HFC thay cho các kênh quảng bá mặt đất. Các nhà điều hành cáchi phí cung cấp cho thuê bao các dịch vụ xem phim IPPV (Impulse - Pay - Per - View Servise: dịch vụ xem phim thanh toán ngay), cũng như các dịch vụ đặc biệt khác sử dụng điện thoại làm đường lên cho các hoạt động tương tác. Thuê bao IPPV có thể yêu cầu một chương trình đặc biệt hoặc các dịch vụ trực tiếp qua các thiết bị đầu cuối cáp tại nhà bất kỳ lúc nào. Để thanh toán ngay, các dịch vụ trực tiếp qua các thiết bị đầu cuối 58 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục của thuê bao được nhà điều hành cáp cung cấp một thẻ thanh toán mở rộng. Hệ thống tính cước sẽ tính giới hạn token cho mỗi thê bao. Mức giới hạn của thẻ này nói cách khác gái trị của thẻ sẽ giảm đi sau mỗi lần sử dụng dịch vụ. Khi thẻ hết giá trị thì tuy theo yêu cầu của thuê bao nhà điều hành cáp sẽ gia hạn lại thẻ. Năm 1996, General Instrument và Scientific Atlânt giới thiệu STB số, đã mở ra cho các nhà điều hành cáp đưa ra một loạt các dịch vụ mới. STB số có các chức năng cơ bản sau: - Dò tìm kênh số (MFEG - 2) và các dịch vụ Video tương tự trong dải tần đường xuống. - Giải điều chế kênh tín hiệu số thu được. - Điều chế tín hiệu số đường lên. - Mã hoá/giải mã các dịch vụ lựa chọn. - Quản lý báo hiệu thuê bao từ CATV Headend. - Cung cấp giao điện thuê bao người sử dụng. Sự triển khai STB số cao cấp của Motorola/General lnstrument, chứa Dual Cable TV Tuner và tích hợp modem cáp cho phép thuê bao đòng thời xem TV va “lướt” trên Web qua mạng HFC. Thuê bao còn được cung cấp các dịch vụ như: PPV số, IPPV số, NVOD, VOD. Ngoài ra STB cao cấp còn cung cấp truy nhập Internet hai chiều tốc độ cao sử dụng giao thức DOCSIS. Các dịch vụ mới như thoại IP, thoại thấy hình IP, các chò chơi (Games) tương tác sẽ được hỗ trợ trong tương lai gần. STB cáp cấp đóng vai trò là thiết bị giao phát các gói IP tới các thiết bị bên ngoài. STB cao cấp cũng truyền tải, xử lý và mã hoá tín hiệu truyền hình có độ phân giải cao (HDTV). Tất cả các ứng dụng đều sử dụng khả năng đồ hoạ 2D/3D của STB khi các ứng dụng đó được chuyển tới bộ thu của TV ở tín hiệu Video băng tần gốc hoặc tín hiệu Video được điều chế RF. Các STB cao cấp có một số giao diện vào và ra gồm cổng USB, giao diện Firewall IEEE 1394 và kết nối Ethernet. Giao diện IEEE 1394 là chuẩn 59 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục bus nối tiếp hiệu năng rất mạnh, nó được phát triển cho truyền tải các ứng dụng đa phương tiện thời gian thực với các tốc độ 100Mb/s, 200Mb/s, 400Mb/s qua mạng cáp. 3.3.1.2. Thoại IP (VolP) Thuật ngữ thoại lP có nghĩa là sử dụng giao thức lP để truyền tín hiệu thoại qua mạng viễn thông. Thuật ngữ này được viết tắt là VOlP. Do sự bùng nổ của Internet, giao thức lP trở thành giao thức chuẩn cho lớp chuyển mạch gói trong mạng LAN và WAN. Sự thích hợp các dịch vụ thoại vào trong mạng HFC băng rộng truyền tải cả tín hiệu Video và dữ liệu có những ưu điểm lớn để thực hiện xa lộ thông tin. Thoại lP có thể được thực hiện bằng một lP phone hoặc một máy điện thoại truyền thống kết nối với một Modem cáp hoặc bằng STB số. LP Telephone là một thiết bị mới, thay cho kết nối tới một cổng PABX nó kết nối với cổng Ethemet chuẩn cho modem cáp/STV số/máy tính cá nhân (PC). lP phone có thể hoạt động như một thiết bị lP chuẩn có địa chỉ lP riêng, có các chức năng tích hợp nén tín hiệu thoại. Để kết nối một máy điện thoại truyền thống với Modem các khối giao diện mới (Module) được phát triển cắm thêm vào modem cáp /STB và cung cấp các chức năng này. Các gói lP này sẽ được gửi đi qua mạng HFC sử dụng giao thức DOCSIS. 3.3.1.3. Modem cáp (Cable modem) Modem cáp là công nghệ hấp dẫn nhất, cung cấp truy nhập Internet hai chiều tốc độ cao qua các mạng HFC. Kể từ sự phát triển của dịch vụ World Wide Web (www) và sự phát hành năm 1993 của trình duyệt Web (Web Browser), số lượng Wwbsite gia tăng một cách bùng nổ trên khắp thế giới, tăng gấp đôi cứ sau 3 tháng. Để truy nhập Internet, hiện nay đang sử dụng các Modem thoại đạt tốc độ chỉ được 28,8 tới 56 Kbps. Các mạng điện thoại tồn tại hiện nay không được thiết kế để xử lý dữ liệu lớn đã trở nên tắc ngẽn. Chính vì vậy việc truy 60 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục nhập vào vác Web đồ sộ có sử dụng tối đa phương tiện mất rất nhiều thời gian. Công nghệ modem cáp hoạt động qua mạng HFC hai chiều có thể cung cấp tốc độ dữ liệu đường xuống lớn hơn 30Mb/s, tốc độ này gấp khoảng 1000 lần so với tốc độ modem thoại thông thường và tốc độ đường lên cũng rất cao, khoảng 10Mb/s. Hầu hết các modem cáp được thiết kế cho lưu lượng không đối xứng. Điều này là bởi vì phần lớn người sử dụng Web để tải về (download) các ứng dụng chứa nhiều đa phương tiện (rich multimedia) trong khi đường lên chỉ dùng cho các ứng dụng tốc độ thấp như: Email, truyền file… Các modem cáp hoạt động tốc độ đối xứng thường được dùng trong các mạng nội bộ Intranet, ở đó modem cáp bị chia xẻ giữa các mạng máy tính khác nhau. 3.3.2. Đặc điểm của truyền dẫn đường lên trong truyền hình cáp 2 chiều. 3.3.2.1. Các nguồn nhiễu đường lên: Băng tần truyền dẫn tín hiệu đường lên ở Mỹ là 5 đến 42 MHz, và ở Châu Âu là 5 đến 645 MHz. Các nguồn nhiễu ảnh hưởng tới truyền tín hiệu đường lên trong hệ thống CATV bao gồm: - Nhiễu đầu vào - Mðo đường truyền thông thường. - Nhiễu của laser và các bộ thu quang. Nhiễu đầu vào là quan trọng nhất và nguồn nhiễu đầu vào làm méo dạng tín hiệu đường lên trong mạng HFC được chia thành 3 loại: - Tín hiệu sóng ngắn dài hẹp: Chủ yếu từ đài phát thanh và các trạm rađa phát trên mặt đất, tín hiệu nỳa được ghép vào đường lên tại nhà thuê bao hoặc tại các thiết bị phân phối CATV. - Nhiễu sinh ra bởi các nguồn nhân tạo va các hiện tượng tự nhiên khác nhau. 61 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục - Nhiễu tức thời tương tự như nhiễm cụm nhưng có thời gian tồn tại ngắn hơn. 3.3.2.2. Lọc nhiễu đường lên. Sự xuất hiện nhiễu đầu vào và các nhiễu băng hẹp khác trong truyền dẫn đường lên đã tạo ra một thách thức mới cho các nhà điều hành CATV. Nhiễu tổ chức đang thực hiện phát triển các phương pháp chống lại ảnh hưởng của nhiễu đầu từ Headend đưa tới. Các phương pháp này bao gồm các kỹ thuật lọc chủ động và thụ động tại bất kỳ điểm nào dọc theo kênh đường lên từ thuê bao tới node quang. Ví dụ phương pháp sử dụng lọc khối, lý thuyết trong dải từ 15 đến 40 MHz giữa bộ chia trong nhà và khối kết cuối cáp (CTU). Tín hiệu từ thiết bị đầu cuối thuê bao như modem cáp, STB được phát đi nhưng một bộ lọc thông thấp ngăn không cho bất kỳ tín hiệu nào phát tại thuê bao trong dải tần 15 - 42 MHz đưa vào đường lên. Tín hiệu phát trong dải tần 15 - 42 MHz đưa vào khối kết cuối cáp CTU sau bộ lọc khối. Mặc dù phương pháp này giảm đáng kể lượng nhiễu đầu vào từ mỗi thuê bao, nhưng vì phải thực hiện vùng phổ tần số cao của đường lên (5 - 15 MHz) nên chi phí cao. Một phương pháp khác được dùng là sử dụng lọc thông dải ở phía thuê bao. Nhiễu đầu vào đường lên được lọc khi thuê bao không truyền dữ liệu. Nhược điểm của phương pháp chủ yếu độ trễ của cá chuyển mạch khi có nhiều thuê bao trong cùng node quang truyền dữ liệu đồng thời. 62 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục CHƯƠNG IV: GIẢI PHÁP THIẾT KẾ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP HỮU TUYẾN CHO THỦ ĐÔ HÀ NỘI 4.1. SỰ CẦN THIẾT PHẢI XÂY DỰNG MỘT MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP HỮU TUYẾN CHO HÀ NỘI. 4.1.1. Thực trạng truyền hình tại Hà Nội. Có thể nói, các chương trình PTTH những món ăn tinh thần không thể thiếu của người thủ đô. Cho đến nay Hà Nội là một trong những địa phương mà người dân có thể xem được các chương trình với chất lượng tín hiệu tốt nhất, bao gồm: VTV1 – Truyền hình Việt Nam VTV2 – Truyền hình Việt Nam VTV3 – Truyền hình Việt Nam HTV – Truyền hình Hà Nội Trong những năm gần đây, người dân Thủ đô còn biết đến các chương trình truyền hình MMDS. Để thu được các chương trình truyền hình này, mỗi hộ cần phải trang bị một bộ giải mã và phải trả một khoản chi thuê bao hàng tháng. Ngoài ra, còn phải kể đến các chương trình truyền hình số mặt đất đang trong thời gian phát thử nghiệm. Để thu được chương trình này, mỗi hộ cần phải có một bộ thu số (setop box). Các chương trình này đã đáp ứng phần nào nhu cầu xem truyền hình của đông đảo khán giả Thủ đô. Tuy nhiên, các chương trình được phủ sóng trên toàn Hà Nội còn có nhiều hạn chế. - Do anten chưa được cao, số lượng nhà cao tầng quá nhiều gây hiện tượng che chắn dẫn đến nhiễu bóng làm giảm chất lượng các chương trình truyền hình. Đặc biệt dân cư các khu vực sau của khách sạn hoặc khi văn phòng cao ốc như khách sạn DEAWOO, khách sạnh MELIA, tháp Hà Nội… 63 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục thu tín hiệu truyền hình rất khó khăn thậm chí có nhà không thu được một vài chương trình truyền hình của Việt Nam và Hà Nội do bị các toà nhà quá cao che chắn. - Để thu được tốt các tín hiệu truyền hình quảng bá mặt đất, hầu hết các hộ dân phải bố trí cột anten càng cao càng tốt. Các cột anten này thường được đặt trên móc nhà, trên các tầng thượng của toà nhà một các tự phát: vị trí, độ cao của cột cũng được lựa chọn tuỳ ý trông rất lộn xộn, thiếu mỹ quan và đặc biệt là không an toàn trong các mùa mưa bão khi mà các cọc tre được sử dụng để làm cột bị mủn, gẫy và rơi xuống. Trong những năm gần đây dân số Hà Nội phát triển quá nhanh, số lượng khán giả xem truyền hình cũng tăng rất lớn dẫn đến số lượng anten trên các nóc nhà ngày càng tăng, trông càng lộn xộn và mất mỹ quan hơn. - Là trung tâm văn hoá - kinh tế - xã hội - chính trị, cùng với sự phát triển chung của cả nước, thu nhập và mức sống của người dân Thủ đô ngày càng được nâng cao. Mức sống nâng cao dẫn đến các nhu cầu giải trí, vui chơi của người dân thủ đô cũng được tăng theo. Không chỉ có nhu cầu được xem các chương trình truyền hình có sẵn của Đài PTTH Hà Nội và Đài truyền hình Việt Nam, người dân thủ đo càng ngày càng có nhu cầu được xem nhiều chương trình truyền hình hơn nữa. Các chương trình tổng hợp của Đài PTTH Hà Nội và THVN chưa đủ, khán giả còn muốn xem các chương trình giải trí, thể thao, phim truyện, thời sự quốc tế chuyên biệt, ở đó thông tin nội dung, chất lượng chương trình phong phú và hấp dẫn. Tuy nhiên, với điều kiện cơ sở vật chất của Đài PTTH Hà Nội và Đài THVN hiện nay, việc nhiều chương trình hơn sẽ gặp phải nhiều khó khăn về thiết bị sản xuất và truyền dẫn phát sóng. Hơn nữa, các chương trình quốc tế muốn đén được với khán giả phải được mua về từ các nhà cung cấp chương trình nước ngoài, dẫn đến việc phát sóng nhiều chương trình truyền hình giải trí chuyên biệt miễn phí càng khó có thể đáp ứng. 64 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục 4.1.2. Sự cần thiết phải đầu tư. Qua các phân tích trên có thể thấy được tính bức thiết trong việc nâng cấp cả về số lượng và chất lượng truyền hình cho Thủ đô Hà Nội. Một trong những phương pháp hữu hiệu đó là kéo trực tiếp sợi cáp mang tín hiệu truyền hình đến từng hộ dân. Điều này có nghĩa là cần phải xây dựng một mạng truyền hình cáp hữu hiệu cho Thủ đô Hà Nội. Mạng truyền hình cáp được xây dựng sẽ có khả năng cho phép cung cấp hàng trăm chương trình truyền hình mà không chiếm dụng cũng như ảnh hưởng đến phổ tần truyền hình mặt đất vốn đã chật trội và quý giá. Truyền hình cáp hữu tuyến sẽ cho phép cung cấp chất lượng chương trình cao, không bị nhiễu và bóng như truyền hình MMDS. Dải thông lớn của mạng truyền hình cáp hữu tuyến sẽ không chỉ cho phép cung cấp các dịch vụ truyền hình tương tự mà còn cho phép cung cấp nhiều chương trình truyền hình số, truyền hình tương tác và đặc biệt là khả năng cung cấp các dịch vụ viễn thông, truyền số liệu tốc độ cao. Như vậy, xét về góc độ kỹ thuật cũng như nhu cầu khán giả, xây dựng mạng truyền hình cáp hữu tuyến tại thủ đô là hợp lý. 4.2. PHƯƠNG PHÁP THIẾT BỊ HỆ THỐNG MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP. 4.2.1. Lựa chọn cấu hình mạng. Vấn đề đầu tiên cần quan tâm khi thiết bị một mạng truyên dẫn thông tin là việc lựa chọn cấu hình mạng. Mục này sẽ đề cập đến những cấu hình có thể được lựa chọn khi thiết kế một mạng HFC. Như đã nêu trong Chương 3, một mạng HFC gồm 3 mạng con: mạng con truyền dẫn, mạng con phân phối và mạng con truy nhập. Vị trí của chúng có thể được biểu thị như hình 29. 65 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục Netwrok Segments Transport HE Metro HE Distribution Access Node Hub  HE PREMSIE HE Hình 29. Các cấu hình mạng HFC 4.2.1.1. Mạng con truyền dẫn Mạng con truyền dẫn thường được thiết kế theo hình sao hoạch hình vòng. * Cấu hình sao. Cấu hình sao bao gồm nguồn tín hiệu tại trung tâm, qua bộ chia tín hiệu đến các sợi cáp nhanh toả về các phía khác nhau. Stas Topologies Hub HE Hub Hub Hình 30: Mạng sao truyền dẫn 66 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục * Ưu điểm của mạng sao. - Số lượng thiết bị sử dụng trong mỗi nhánh đạt tối thiểu, dẫn đến đầu tư ban đầu thấp. - Cấu hình mạng khá đơn giản, dẫn đến bảo dưỡng vận hành dễ dàng. - Mạng có độ tin cậy cao vì đơn giản. - Phục vụ tốt các khu tập trung đông dân cư. - Có thể triển khai mạng hai chiều dễ dàng. * Nhược điểm của mạng sao: - Tốn cáp hơn so với cấu hình khác. * Cấu hình vòng: Cấu hình mạng vòng bao gồm một vòng tròn kín nối trung tâm với tất cả Hub. Ring Topologies Hub Hub Hub Hub Hình 31. Mạng vòng truyền dẫn * Ưu điểm của mạng vòng: - Tất cả các Hub và trung tâm có thể thông tin với nhau được. - Có thể sử dụng 2 sợi quang để truyền dẫn 2 chiều trong trường hợp mạng 2 chiều. 67 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục - Trong trường hợp mạng vòng bị đứt tại một điểm, tín hiệu sẽ được vòng ngược lại để ghép cùng tín hiệu ngược chiều truyền đi đến điểm dịch, vì vậy độ an toàn mạng rất cao. - Với trường hợp tín hiệu truyền trên mạng là tương tự, dải thông tín hiệu sẽ bị hạn chế, nhưng với mạng có số lượng chương trình ít, số node quang không quá nhiều thì dải thông của mạng đủ. Trường hợp tín hiệu truyền trên mạng là tín hiệu số thi dải thông của mạng hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu. - Cấu hình mạng rất linh hoạt, dễ dàng trong việc mở rộng mạng. - Có thể tương thích với mạng viễn thông SDH, dẫn đến khả năng kết nối giữa 2 mạng rất cao. * Nhược điểm của mạng vòng: - So sử dụng một sợi quang riêng để truyền tín hiệu ngược (upstream), dẫn đến số lượng thiết bị và cáp quang cũng tăng lên gấp đôi, tức là chỉ cho hệ thống tăng gấp đôi. 4.2.1.2. Mạng con phân phối. Stas Topologies Node Hub Node Node Hình 32. Mạng sao phân phối Đối với mạng truyền hình cáp hữu tuyến, mạng con phân phối là hình sao. 68 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục Tín hiệu từ mỗi Hub sẽ được phân chia tới các node quang. Do số lượng các Hub thường là nhiều nên tại vị trí các Hub thường được bố trí các bộ lặp quang khuyếch đại quang. 4.2.1.3. Mạng con truy nhập. Mạng con truy nhập sử dụng thường dây cáp đồng trục dẫn tín hiệu từ node quang đến thuê bao. Có rất nhiều cấc hình truy nhập khác nhau được sử dụng cho mạng HFC. - Fiber to feeder (FTF) - Fiber to last active (FTLA) - Fiber to the curb (FTTC) - Fiber to the home (FTT) * Cấu hình FTF Với cấu hình này, từ mỗi node quang các đường dây cáp đồng trục được bố trí với khoảng cách khá dài để chia tín hiệu đến các khu vực dân cư. Trên được đi, cần phải đặt các bộ khuyếch đại nhằm bù lại sự suy hao của tín hiệu. Hình 33. Cấu hình FTF Thông thường, mỗi node quang có thể cung cấp khoảng 100 tới 1000 thuê bao, với việc bố trí từ 1 tới 6 bộ khuếch đại cho mỗi nhánh các đồng trục. 69 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục Cấu hình mạng truy nhập này là cấu hình phổ biến nhấn được áp dụng cho các hệ thống HFC hiện nay. * Cấu hình FTLA. Với cấu hình mạng truy nhập FTLA, đường dây cáp đồng trục được sử dụng khoảng cách vừa đủ để ta không cần sử dụng bất cứ một bộ khuếch đại nào mà vẫn đảm bảo chất lượng tín hiệu. Đây chính là cấu hình mạng truy nhập HFPC đã được thảo luận ở Chương 3. Hình 34. Cấu hình FTLA Với cấu hình này, hệ thống ổn định hơn nhiều so với cấu hình FTT. Tuy nhiên số thuê bao mà mỗi node quang có thể phục vụ ít, chỉ khoảng 25 tới 100 thuê bao cho mỗi node. * Cấu hình FTTC. 70 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục Hình 35. Cấu hình FTTC Cũng giống như cấu hình FTLA, cấu hình FTTC không sử dụng khuếch đại, khác biệt ở đây là mỗi thuê bao được nối trực tiếp tới node quang thep phần bố sao. Với cấu hình này, thông thường mỗi node quang chỉ cung cấp cho khoảng từ 8 đến 25 thuê bao. Khoảng cách từ node quang tới thuê bao xấp xỉ 100m. * Cấu hình FTTH. Đây là cấu hình truy nhập của tương lai. Nó cho phép hình ảnh đến từng bộ thuê bao với chất lượng tốt nhất. Tuy nhiên, mỗi node quang bây giờ chỉ cung cấp cho một thuê bao, và nó được đặt ngay bên cạnh mỗi thiết bị gia đình. FTTH    HE 71 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục Hình 36. Cấu hình FTTH Thực tế, khi cấu hình mạng cáp hữu tuyến được xây dựng thoe cấu hình này thì nó không còn được gọi là mạng HFC nữa. 4.2.1.4. Nhận xét. Đối với một nhà thiết kế mạng, việc lựa chọn cấu hình mạng đóng vai trò quyết định đến chất lượng phục vụ cũng như khả năng phát triển mạng trong tương lai. Hiển nhiên, bất cứ một nhà thiết kế mạng nào cũng muốn cung cấp chất lượng tín hiệu thật tốt cho thuê bao. Và cũng để nhận thấy chất lượng tín hiệu sẽ càng tốt khi cấu hình mạng có vị trí node quang càng tiến gần đến thuê bao hơn. Tuy nhiên, hai vấn đề hầu như luôn mâu thuẫn với nhau khi phát triển mạng truyền hình cáp hữu tuyến. Đó là chi phí cho mạng cáp bao gồm chi phí thiết bị, chi phí nhân công, và khả năng của mạng bao gồm: dải thông của một nhà thiết kế mạng là phải biết lựa chọn cấu hình mạng sao chp phù hợp nhất với điều kiện thực tế đặt ra. Một điều cũng cần phải lưu ý là không phải trong hoàn cảnh nào việc sử dụng cáp đồng trục cũng cho kinh phí đầu tư ít hơn cáp quang, dù chất lượng tín hiệu giảm đi là điều không phải bàn cãi. Thực hiện một so sánh về chi phí giữa tuyến cáp đồng trục 3/4 inch 1 sợi với tuyến cáp quang 2 sợi trên Cáp đồng trục một sợi chiều dài 8km cải hai tuyến đều truyền tín hiệu lên đến 750MHz. 21 bộ khuếch đại giá 1400 USD/bộ 8km cáp đồng trục giá 1650 USD/km 13..200USD 2 bộ cáp nguồn giá 1400 USD/bộ 29. 00USD 2.800 USD 45.400 USD Cáp hai sợi Bộ phát quang 8km cáp quang 2 sợi 1500 USD/km 72ra RF Bộ thu tín hiệu quang 4 đầu Các thiết bị ghép nối quang 5.000 USD 1.2.00USD 3.000 USD 10.000 USD 30.000 USD Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục Hình 37. So sánh chi phí giữa cáp đồng trục và cáp quang So sánh chi phí giữa hai giải pháp thực hiện tuyến cáp, rõ ràng tuyến cáp quang có giá trị chi phí thấp hơn, dải thông đường truyền có thể lớn hơn 750MHz và còn có khả năng dự phòng trong trường hợp một sợi quang đứt. Như vậy khi triển khai tuyến cáp trên khoảng cách dài (từ vài đến vài chục km), giải pháp sử dụng cáp quang có chi phí thấp hơn va chất lượng tín hiệu, khả mở rộng, nâng cấp cao hơn nhiều so với giải pháp đồng trục. Với một mạng phân phối tín hiệu truyền hình cáp, bán kính phục vụ mạng phụ thuộc chủ yếu vào khoảng cách giữa trung tâm tới các node phục vụ ( với một thành phố lớn, khoảng cách này khoảng chục km), giải pháp triển khai cáp quang cho tuyến thông tin này hợp lý. 4.2.2. Phân bố dải tần tín hiệu trên mạng truyền hình cáp hữu tuyến, Một vấn đề hết sức quan trọng khi lên phương án xây dựng hệ thống truyền hình cáp hữu tuyến là việc phân bố dải tần cho tín hiệu. Việc phân bố dải tần cho mạng cáp đơn giản hơn rất nhiều so với một mạng vô tuyến do tín hiệu được truyền trong một môi trường độc lập. Tính độc lập là tối ưu điểm nổi bật mà một truyền hình cáp đem lại. Yêu cầu đặt ra cho một nhà thiết kế là làm sao phải sử dụng tối đa phổ tần cho mục đích của mạng. Hầu hết các hệ thống HFC hiện nay đều phần bố dải tần như sau: 5 40MHz dành cho dải tần ngược (truyền số liệu từ thuê đến trung tâm) ,từ 52 750MHz dành cho dải tần hướng xuống, trong đó: dải tần từ 52 - 550MHz 73 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục dung cho cáckênh truyền hình tương tự, từ 550 - 750MHz dùng cho các kênh truyền hình số và các số liệu hướng xuống (downstream data). Vậy dải thông của kênh truyền số liệu hướng lên trên 200 MHz. Từ đó có thể nhận thấy dải thông cho kênh hướng lên nhỏ hơn nhiều so với kênh hướng xuống. Ngoài ra hầu hết nhiều hệ thống cũng đều xuất hiện tại các tần số thấp, phần cuối của phố tần, điều này lại càng làn dải thông hướng lên nhỏ hơn. Do yêu cầu dải thông ngày càng tăng, đặc biệt là dải thông tín hiệu hướng lên, hiện nay các thiết bị truyền hình cáp mới ra đời đều hỗ trợ cho phương thức phân bố dải tần mới, trong đó dải tần hướn xuống lên đến 860 hoặc 870MHz, đồng thời dải tần số hướng lên cũng tăng từ 5 - 65MHz. Với phân bố dải tần này, dải thông hướng lên tăng gấp đôi trong đó dải thông hướng xuống cũng tăng hơn 100MHz. Data, interative Upstream Anolog Video Downstream Digital Video, data Downstream 5 40 52 Data, interative Upstream 500 550 Anolog Video Downstream 750 Tần Số (MHz) Digital Video, data Downstream 5 65 70 500 550 862 Tần Số (MHz) Hình 38. Phân bổ dải tần tín hiệu trên các mạng truyền hình cáp 4.2.3. Tính toán cự ly tối đa của đường truyền quang. Khi thiết kế một tuyến cáp quang trên khoảng cách dài, nhất thiết cần phải đặt những trạm lặp để khôi phục lại tín hiệu bị suy sao. Để xác định vị trí 74 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục đặt trạm lặp thích hợp, không gây lãng phí, ta cần tính được cự ly tối đa của đường truyền quang dựa trên những thông số của mạng. Cự ly tối đa của tuyến truyền dẫn phải được lưu ý đến cả quỹ công suất (suy hoa công suất tổng giữa nguồn phát quang và bộ tác sóng quang ở bên thu) lẫn dải thông. Vì chỉ cần một trong hai bị giới hạn thì thông tin giữa nơi phát và nơi thu sẽ không thể thực hiện được. Nừu quỹ công suất bị giới hạn thì công suất của tín hiệu quang đến đầu thu dưới mức ngưỡng của máy thu. Còn nếu dải thông bị giới hạn (do hiện tượng tán sắc) thì tín hiệu quang đếu đầu thu sẽ bị méo dạng, các xung bị giãn rộng quá mức nên không thể phân biệt chính xác tín hiệu được nữa. Thông thường người ta tính toán cự ly giới hạn bởi qũy công suất rồi nghiệm lại xem dải thông ở cự lý đó có đủ rộng cho tín hiệu cần tuyền không. Nếu dải thông của đoạn tính được rộng hơn dải thông của tín hiệu cần truyền thì cự ly giới hạn bởi công suất sẽ được chọn. Ngược lại khi dải thông của tín hiệu lớn hơn dải thông của đường truyền thì phải giảm cự ly của đường truyền để dải thông đủ rộng cho tín hiệu cần truyền. Cự ly tối đa của đường truyền được thiết kế theo công thức: Cù ly tèi ®a (km) = Quü c«ng suÊt (dB) Suy hao trung b×nh trªn sîi quang (dB/km) Hay: L(km) = [(P0 - pr - 2C - n1S - R - M] (dB)/α Trong đó: p0(dBm) : Công suất quang của nguồn phát Pr(dBm) : Công suất quang cực tiểu tại đầu thu C (dB) : Mất mát tại các bộ ghép nối n1 : Số lượng mối hàn trên sợi quang S(dB) : Mất mát quang tại các điểm hàn nối sợi R(dB) : Mất mát quang do phản xạ tại photodiode 75 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục M(dB) : Quỹ công suất quang dự phòng cho hệ thống α (dB/km) : Hệ số suy hoa trên sợi quang 4.2.4. Tính toán kích thước node quang theo yêu cầu. Kích thước node quang là số lượng thuê bao được cung cấp dịch vụ tại mộ node quang. Số lượng thuê bao tại một node quang là thông số quan trọng hàng đầu khi thiết kế mạng, vì ảnh hưởng đến một loạt các thông số khác của mạng như: tốc độ bits, tín hiệu hướng lên của mỗi thuê bao, cấu hình mạng truy nhập, khả năng cung cấp dịch vụ như khả năng phát triển và nâng cấp mạng trong tương lai. Đối với một mạng truyền hình cáp hai chiều, trong khi nhà cung cấp mạng luôn muốn tăng kích thước node quang, thì các hệ thuê bao lại muốn tăng tốc độ đường truyền. Thực tế thì kích thước node quang và tốc độ đường truyền luôn là hai đại lượng tỷ lệ nghịch với nhau. 76 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục Hình 30. Quan hệ tốc độ bít và kích thước node quang Hướng dẫn - QPSK (1.5Mb/s/MHz) Giả sử mạng sử dụng 64 QAM cho dòng tín hiệu hướng lên là QPSK cho dòng tín hiệu hướng xuống. Dải thông sử dụng theo hình 39 tức là 312MHz cho số liệu hướng xuống, 60MHz cho số liệu hướng lên. Thuê bao yêu cầu tốc độ 10Mbit/s cho mỗi hướng. 77 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục Số thuê bao truy nhập tại một thời điểm là 29% và chỉ có 25% thuê bao được thực hiện truyền số liệu đồng thời. Ta sẽ tính kích thước node quang theo yêu cầu trên. + Tốc độ trung bình của mỗi thuê bao 10MHz x 25% x 25% = 0.625Mbit/s + Tốc độ bits có được từ dải thông 1MHz đối với mỗi loại điều chế được cho bảng sau: Loại điều chế Tốc độ số liệu/MHz QPSK 1.5 16 QAM 3.0 64 QAM 4.5 256 QAM 6.3 Vậy: tốc độ bits hướng xuống có thể đạt được với dải thông 312MHz là: 312 x 4.5 = 140Mbit/s Tốc độ bit hướng lên có thể đạt được với dải thông 60 MHz là: 60 x 1.5 = 90 Mbit/s Kích thước node (hướng xuống) 1404/ 0.625 = 2246 thuê bao Kích thước node (hướng lên) 90 / 0.625 = 144 thuê bao Như vậy, node quang có thể phục vụ truyền số liệu theo 2 hướng cho 144 thuê bao. Nhận xét: Một hệ thống mạng được xây dựng thông thường phải đáp ứng được yêu cầu sử dụng ít nhất trong 15 đến 20 năm và phải có khả năng cấp để đáp ứng trong nhiều năm. Theo tính toán dự báo của các chuyên gia, tốc độ truyền số liệu theo hướng lên lớn nhất có thể đạt tới 2Mb/s vào năm 2010; 6Mb/s vào năm 2015; 10Mb/s vào năm 2017 và đạt 25Mb/s vào năm 2020. Như vậy, nếu số lượng thuê bao tại một nút quang là 144 thì tốc độ có thể đáp ứng cho thuê bao đến năm 2017. 78 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục 4.3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG MẠNG CHO HÀ NỘI. Khoá luận đề xuất mô hình thiết kế tổng thể một hệ thống HFC truyền dẫn chương trình truyền hình tương tự. Hệ thống còn có thể cung cấp các chương trình truyền hình số, truyền số liệu và truy nhập Internet khi điều kiện cho phép. Cấu hình mạng: Hệ thống sử dụng cấu hình mạng truyền dẫn hình sao, kéo trực tiếp cáp quang từ trung tâm tới mỗi node. Mạng con truy nhập được lựa chọn có thể là mạng FFT hoặc FTLA. Nếu lựa chọn mạng truy nhập FTLA, mạng sẽ cho phép cung cấp tín hiệu với chất lượng hơn hẳn cấu hình FFT. Hơn nữa, do không sử dụng khuếch đại trên đường truyền nên việc nâng cấp mạng để truyền tín hiệu theo hai chiều sẽ thuận lợi hơn rất nhiều. Tuy vậy, mạng FTLA chỉ phu hợp khi các thuê bao phân bố tập trung, như các khu nhà tập thể cao tầng hay cá khách sạn. Dải tần sử dụng: Dải tần 862MHz, được phân bố như hình 38. Tín hiệu tương tự truyền dẫn trong phạm vi tần số 70 - 500MHz. Như vậy mạng không sử dụng hết tối đa dải tần cho phép, tuy nhiên với số lượng kênh truyền đòi hỏi không quá nhiều thì dải tần này hoàn toàn co thể đáp ứng được. Với dải tần còn dự, ta không thể phân bố lại dải tần khi thực hiện nâng cấp mạng. Việc phân bố lại dải tần có thể sẽ dẫn đến sự mất ổn định của mạng. Các thành phần chính của hệ thống. - Nguồn tín hiệu: VTV1, VTV2, VTV3, VTV4 : Thu từ vệ tinh Mesat 2 9 chương trình quốc tế : Thu từ vệ tinh THAICOM 2 chương trình địa phương : Thu qua anten UHF/VHF - Các bộ chia tín hiệu: Các dòng tín hiệu thu được phải đưa tới các bộ chia (Splitter) để tách thành các dòng chương trình riêng biệt. Các dòng chương trình sau khi qua bộ chia sẽ được đưa tới các bộ thu nhằm có được tín hiệu AV. - Các bộ điều chế: 79 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục Các dòng tín hiệu AV sau đó được đưa qua các bộ điều chế trung tần và điều chế cao tần để thu được tín hiệu RF. - Bộ cộng tín hiệu: Nhằm truyền nhiều tín hiệu đồng thời trên một đường truyền, các dòng tín hiệu RF được đưa qua bộ cộng để ghép vào đường dây đồng trục. - Nguồn phát quang. Tín hiệu điện từ bộ cộng được đưa qua thiết bị biến đổi điện quang nhằm thu được tín hiệu quang, truyền qua cáp quang. Tại lối ra của bộ biến đổi ta đặt các bộ chia quang nhằm phân chia tín hiệu đến các node quang khác nhau. - Node quang. Node quang biến đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện, truyền đến các khu vực dân cư. Trên đường truyền cần đặt các bộ chia trục, chia nhánh và các bộ khuếch đại nhằm đạt được công suất tín hiệu theo yêu cầu. Nhăm mục đích nâng cấp hệ thống trong tương lai, node quang sử dụng lại node quang 2 chiều với 1 đường cáp phản hồi (return parth) về trung tâm. * Vị trí đặt node quang: Hệ thống sử dụng sợi quang đơn mode, truyền với bước sóng 1310nm. Các thông số phổ biến của thiết bị được cho như sau: - Công suất quang của máy phát: P0 = 0 dBm - Công suất quang cực tiểu tại lối vào node quang: Pr = - 40dBm - Suy hao do một bộ ghép nối: C = 0.5 dB - Số lượng mối hàn trên sợi: n1 = 5 - Mất mát do các mối hàn: S = 0.1 dB - Mất mát quang do phản xạ tại photodiode: R = 1 - Quỹ công suất quang dự phòng cho hệ thống: M = 5dB - Hệ số suy hao trên sợi quang: α = 0.35dB/km 80 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục Áp dụng công thức đã nêu ở mục 4.2.3. ta tính được khoảng cách tối đa cho tuyến truyền quang trên là 80km. Như vậy hệ thống sẽ cho phép đặt các node quang tại mọi vị trí các xa trung tâm không quá 80km 81 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Vũ Như Cương - Các bài giảng về thông tin quang 2. Vũ Đức Lý - Cơ sở kỹ thuật truyền hình. 3. Vũ Văn Sam - Kỹ thuật thông tin quang - Nguyên lý cơ bản - Công nghệ tiên tiến - Tổng cục Bưu chính viễn thông Việt Nam - Trung tâm thông tin bưu điện - NXB KHKT - 1997 4. Nguyễn Đăng Thành - Truyền hình số - Luận văn tốt nghiệp cao học 2002 5. Công nghệ truyền dẫn quang - Sách dịch của Tổng cục Bưu điện HXB KH & KT - 1997 - Tổng cục Bưu chính viễn thông Việt Nam. 6. Cơ sở của thông tin quang sợi - Giáo trình dùng cho sinh viên - ĐHQG Hà Nội khoa Công nghệ, bộ môn Viễn thông - 2001 7. Đề tài “Mô hình ghép nhiều tín hiệu audio video MPEC - 2 để truyền phát trên một kênh truyền hình. 8. Albert Azzam - High speed calbe modems T8/200 9. Ernest Tunmann Obtic Coaxial Metworks - T5/1995 10.Cable comunication 11.Cable television technology & operation 12.Modern cable television technology 13.http://www.dvb.org 14.http://motorola.com 15.http://pamacorp.com 82 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục KẾT LUẬN Sau một thời gian học hỏi, nghiên cứu dưới sự hướng dẫn trực tiếp, sự chỉ bảo hết sức tận tình của thầy giáo - Thạc sỹ Đinh Đắc Vĩnh; Kỹ sư thiết kế Phạm Văn Mạnh, cùng với sự cố gắng nỗ lực của bản thân, đến nay khoá luận đã được hoàn thành và đạt được một số kết quả nghiên cứu lý thuyết cũng như kết quả thực tế. Khoá luận cũng đã đưa ra những phân tích và lựa chọn mang tính chất khoa học và phát triển. Các kết quả đạt được của khoá luận bao gồm: 1. Giới thiệu khái quát về hệ thống truyền hình cáp và vị trí của nó trong hệ thống viễn thông va xu thế phát triển. 2. Tìm hiểu chi tiết về tình hình phát triển truyền hình cáp trên thế giới và trong khu vực. 3. Phân tích sơ bộ các công nghệ truyền dẫn tín hiệu đang được áp dụng trong thực tế. 4. Nêu lên được cơ sở kỹ thuật truyền hình cáp và tương tự. 5. Nghiên cứu, tìm hiểu chi tiết hệ thống mạng truyền hình hữu tuyến HFC 6. Đánh giá tầm quan trọng của mạng truyền hình cáp hữu tuyến cho Thủ đô Hà Nội. 7. Tìm hiểu một cách có hệ thống phương pháp thiết kế một mạng HFC 8. Đưa ra được một bản thiết kế sơ bộ mạng truyền hình cáp hữu tuyến cho Thủ đô Hà Nội. Trên cơ sở lý thuyết, bản thiết kế này có khả năng cung cấp được một số lượng lớn các chương trình truyền hình tương tự, một chiều và có thể nâng cấp để truyền dẫn tín hiệu truyền hình số, truyền số liệu hay truy nhập Internet. Mặc dù đã hết sức cố gắng, song do năng lực hạn chế và thời gian có hạn khoá luận chắc chắn không tránh khỏi những sai sót. Tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo và các bạn để các công trình hc sau được hoàn thiện hơn. 83 Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục Xin chân thành cảm ơn ! 84 [...]... gúi hoc ATM giỳp hot ng hiu qu hn, gii quyt c vn tc nghn trờn mng thoi Cu trỳc c bn Internet ATM Sw PC DSLAM ATU-C Splitter POTS/ISDN PSTN Chuyển mạch CO MDF Mạch vòng thuêbao POTS/ISDN Splitter ATU-R Các đường không phải xDSL Hỡnh 3: Cu trỳc h thng ADSL Mch vũng thuờ bao l mt ụi dõy ng xon ụi ni cm thuờ bao v tng i trung tõm i vi ADSL full - rate (cung cp tc 6ữ8 Mbit/s lung xung), b Splitter c lp... h thng truyn dn, h thng iu hnh ca cỏc nh khai thỏc ni vựng (LEC) Kin trỳc nguyờn thy FITL c ch ra trong hỡnh 4 Video server tương tác Mạng PSTN Mạng Cổng Internet BNU Hệ thống truy nhập chuyển mạch số Cáp đồng trục Hỡnh 4: Kin trỳc c bn mng FITL 17 Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc Mt mng FITL gm mt kt cui host s (HDT) vi cỏc khi BNU trong kin trỳc hỡnh sao, c HDT qun lýý HDT cung cp cỏc hot ng v... liu cha 188 Bytes, trong ú cú mt Byte ng b, ba Bytes u cha cỏc thụng tin v dch v, thụng tin iu khin v ngu nhiờn hoỏ, tip theo l 184 Bytes d liu Video coder Audio Audio coder Data Data coder Bộ mã nguồn và gh?p kênh MPEG 1 2 3 4 BB Transport Mux Video Programme Mux 2.2.2 Truyn hỡnh s qua mng cỏp theo tiờu chun DVB-C H thng c mụ t theo s khi sau: Physical interface S?nl inversion & rundom RS coder (204.168) ... TRC MNG 3.1.1 Kin trỳc mng CATV truyn thng Head end Thuê bao Thuê bao Cáp trung kế Cáp fidơ Chú thích: Pad Bộ khuếch đại Cáp thuê bao Spliter Tap Hỡnh 20: Kin trỳc n gin mng CATV truyn thng *... hỡnh Video server tương tác Mạng PSTN Mạng Cổng Internet BNU Hệ thống truy nhập chuyển mạch số Cáp đồng trục Hỡnh 4: Kin trỳc c bn mng FITL 17 Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc Mt mng FITL... DSLAM ATU-C Splitter POTS/ISDN PSTN Chuyển mạch CO MDF Mạch vòng thuêbao POTS/ISDN Splitter ATU-R Các đường xDSL Hỡnh 3: Cu trỳc h thng ADSL Mch vũng thuờ bao l mt ụi dõy ng xon ụi ni cm thuờ bao