THÔNG TIN TÀI LIỆU
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
Ngày đăng: 09/10/2015, 12:43
Xem thêm: TRUYỀN HÌNH cáp và các ỨNG DỤNG về TRUYỀN HÌNH cáp