TỔNG QUAN CATV Mạng truyền hình cáp HFC

TỔNG QUAN CATV Mạng truyền hình cáp HFC có cấu trúc sau: + + + Hệ thống trung tâm Headend Mạng truyền dẫn phân phối tín hiệu Mạng truy nhập Thơng thường cấu trúc mạng phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Địa lý, mật độ dân cư, liên quan đến việc nâng cấp nhiều yếu tố khác Tuy nhiên hầu hết chúng có cấu trúc theo kiểu Vòng- Sao- Chuỗi: Hệ thống trung tâm Headend Là nơi thu nhận tín hiệu từ nhiều nguồn khác nhau: Tín hiệu quảng bá, vệ tinh, sản xuất chương trình chỗ, chèn tín hiệu sản xuất nội bộ… Sau qua bước xử lý như: điều chế, phân kênh, mã hóa, trộn… Tín hiệu đưa mạng truyền dẫn phân phối tới khách hàng thuê bao Đối với Headend phát triển dịch vụ tương tác như: Internet, VOD, điện thoại… Headend nhận tín hiệu ngược dòng từ hộ thuê bao sau đưa tới hệ thống phận liên quan CNTS, Telephone Swith… để kết nối với mạng viễn thong bên ngồi Trong q trình phận cước (Billing) tính dung lượng trao đổi khách hàng để xác định phí sử dụng hàng tháng Mạng truyền dẫn phân phối tín hiệu Là mơi trường truyền dẫn tín hiệu từ Headend đến nhà thuê bao Trong truyền hình cáp hữu tuyến HFC, mơi trường truyền dẫn cáp quang Điển hình hay nhiều mạch vòng cáp quang kết nối HE sơ cấp HUB sơ cấp, số trường hợp khác vòng thứ cấp lại liên kết HUB sơ cấp với HUB thứ cấp Từ node quang FN liên kết với HUB HE theo dạng cấu trúc hình Cấu trúc mạch vòng có dự phòng 1+1 cho độ tin cậy hệ thống cao Vì đường truyền xãy cố thực chuyển mạch tự động / nhân công sang hệ thống dự phòng để đảm bảo tín hiệu truyền thông suốt Mạng truy nhập kiểu HFC Là mạng lai cáp quang cáp đồng trục có dùng thiết bị tích cực (các khuếch đại cao tần) mạng đồng trục Đặc điểm mạng HFC + + Đáp ứng yêu cầu xây dựng theo mạng chiều hay chiều Mạng đồng trục chia thành cấp: − Cấp trục chính: Bao gồm cáp đồng trục chính, khuếch đại trục, chia tín hiệu đường trục − Cấp trục nhánh: Bao gồm cáp đồng trục nhánh, khuếch đại nhánh, chia tín hiệu đường nhánh − Cấp mạng thuê bao: Bao gồm cáp đồng trục thuê bao, TV Ưu điểm + + Phạm vi bao phủ node quang lớn nhờ kéo dài mạng đồng trục sử dụng khuếch đại cao tần Chi phí ban đầu thấp nhờ sử dụng node quang Nhược điểm + Chất lượng tín hiệu thấp kiểu mạng HFPC + + + Không thuận lợi triển khai thành mạng chiều Yêu cầu chặt chẽ nguồn cấp tín hiệu Nếu điểm cấp nguồn điện tồn tuyến phía sau tín hiệu Cơ chế thi cơng, vận hành, bảo dưỡng phức tạp Các thiết bị mạng CATV  Node quang: 01: Khối thu quang có chức thu tín hiệu từ tuyến đến sau chuyển thành tín hiệu cao tần RF 02: Khối khơi phục tín hiệu: Khối bao gồm chia tín hiệu, suy hao (pad), khuếch đại, chúng có chức chiaa tín hiệu cho cổng khác, điều chỉnh mức tín hiệu phù hợp với yêu cầu đầu khuếch đại tín hiệu 03: Khối khuếch đại công suất trước đưa đầu 04: Khối Diplexer cổng: Có chức rẽ tín hiệu đường xuống đường lên Tín hiệu có đường xuống theo cổng H (Hight) đường lên theo cổng L (Low) 05: Là rẽ tín hiệu (Trích tín hiệu ra) để kiểm tra 06: Là khối kết hợp (Combiner) tín hiệu từ hai cổng theo hướng lên (Hướng trở trung tâm) TP (Test Point): Là đầu kiểm tra, đầu có đầu kiểm tra tín hiệu trích khối chia tín hiệu Nguyên lý hoạt động Tín hiệu quang đầu vào chuyển thành tín hiệu cao tần (RF) qua điốt quang điện vào khuếch đại, tín hiệu cao tần (RF) chia thành hai hướng vào hai khối tương tự Tại tín hiệu khôi phục lại nhờ cân chỉnh khuếch đại lên đưa vào chia, tín hiệu lại tiếp tục chia thành hai hướng vào khuếch đại cơng suất trước đưa cổng Tín hiệu xuống qua khối Diplexer qua cổng H cổng Còn tín hiệu cao tần hướng lên (Đi từ hướng thuê bao) qua cổng L vào khối Combiner kết hợp với tín hiệu đến từ cổng khác qua lọc, lọc lấy khoảng tín hiệu băng tần hướng lên (5MHz- 65MHz) sau khuếch đại đưa vào khối phát quang qua điốt điện quang để truyền trung tâm sợi cáp hướng lên  Bộ khuếch đại hai chiều Trong phần mạng cáp đồng trục, khuếch đại hai chiều sử dụng bao gồm loại: − Bộ khuếch đại phân phối (Khuếch đại tín hiệu RF đặt vào đầu cáp khác) − Bộ khuếch đại đường dây mở rộng (Line Extender Amplifier) Một số hệ thống HFC thường có từ đến khuếch đại cho tầng khuếch đại RF sau node Đa số khuếch đại có hệ số khuếch đại tự điều chỉnh để bù đắp thay đổi khác theo nhiệt độ suy hao đáp ứng tần số + Chúng phải làm việc phạm vi dải tần rộng , hệ số khuếch đại phải đạt giá trị phù hợp miền tần số cao + Bộ ổn định có khả bù lại suy giảm theo tần số cách phù hợp + Bộ khuếch đại có đặc tuyến tính cao để tránh xuyên âm + Tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại đặc tuyến tần số để bù lại thay đổi nhiệt độ Khuếch đại Danlad • Chia Tap: in out nhiều Tap • Connector (Đầu nối) • Một số thiết bị vật tư khác mạng Trên hình thiết bị sử dụng mạng trục như: PS, PI, S, MT Nguồn điện mạng cấp Trong mạng cáp sử dụng thiết bị tích cực khuếch đại, node quang… thiết bị tiêu thụ nguồn điện Nguồn điện cung cấp thông qua cáp đồng trục Thiết bị mạng sử dụng nguồn Switching Đặc điểm nguồn cho phép tự đông điều chỉnh để ổn định điện áp điện áp vào thay đổi Phương pháp điều chỉnh làm thay đổi độ rộng xung điều khiển chuyển mạch cung cấp công suất đầu vào Việc thay đổi dẫn đến dòng điện xoay chiều tiêu thụ biến động ngược với điện áp đầu vào Khi điện áp đầu vào tăng dòng điện giảm ngược lại Khoảng điều chỉnh loại nguồn lớn Yếu tố không thay đổi thiết bị mạng cáp cơng suất tiêu thụ Đây yếu tố để tính tốn lý thuyết dòng điện tiêu thụ mạng cáp Việc tính tốn cho phép người vận hành đánh giá số cố mạng để tiến hành sữa chữa kịp thời Nguồn điện áp chuẩn cung cấp cho khuếch đại 60V, 50Hz Cáp đồng trục có giá trị điện trở định, giá trị cung cấp nhà sản xuất Tuy giá trị khơng lớn, dòng điện tiêu thụ mạng cáp lớn điện áp nguồn nhỏ nên giá trị điện trở có ảnh hưởng đáng kể Q trình tính tốn điện áp nguồn phức tạp nguồn switching khơng phải nguồn tuyến tính mà nguồn phi tuyến, có biến động điện áp nguồn thay đổi thiết bị hệ thống, nguồn điện cung cấp đến khuếch đại biến động theo hệ thống đạt giá trị ổn định Đây trình phức tạp Ta tính cách sơ để đánh giá cách coi khuếch đại tiêu thụ dòng điện tượng trưng 0,5A/ 60V để đơn giản hóa q trình tính tốn Khi hệ thống làm việc ổn định, cố nguồn điện cung cấp cho khuếch đại gây tượng nhấp nháy khuếch đại Hiện tượng giải thích sau: Khi điện áp nguồn điện trở mạng thay đổi, điện áp cáp khuếch đại thay đổi theo Do nguồn Switching, giá trị tiêu thụ khuếch đại tăng lên dẫn đến điện áp rơi cáp tăng theo làm giảm điện áp cấp cho khuếch đại Nếu trình đạt điểm cân hệ thống làm việc bình thường Nếu trình này, khuếch đại mạng điện áp xuống thấp giá trị ngưỡng làm việc, nguồn điện điện áp ngắt ra, khuếch đại khơng tiêu thụ dòng điện lúc tín hiệu khuếch đại bị ngắt, đồng thời dòng điện tiêu thụ mạng giảm xuống điện áp rơi đoạn cáp cấp cho khuếch đại khơng có, điện áp đầu vào khuếch đại đạt giá trị để làm việc, nguồn Switching lại đủ lượng để cấp nguồn cho khuếch đại, khuếch đại tiếp tục cấp tín hiêu mạng, dòng tiêu thụ gây điện áp rơi khiến điện áp cấp nguồn cho khuếch đại giảm xuống ngưỡng làm việc, nguồn lại bị ngắt Cáp quang cáp đồng trục mạng Mỗi cáp quang có chứa từ 12 đến 14 sợi quang tùy theo kích cỡ loại cáp Loại sợ quang thường sử dụng sợi mode-SM có suy hao khoảng 0,4dB/km bước sóng hoạt động l=1310 nm suy hao 0,25dB/km l=1550 nm (Mức suy hao ổn định dải nhiệt độ thường độc lập với dải tần vô tuyến) Cáp đồng trục chia loại tùy theo vị trí mạng Ví dụ: − − Đoạn xuất phát từ node quang to có đường kính lớn (Từ 0,78 đến 1,09 cm) chất lượng tốt nhất, mức suy hao 45 dB/km 750 MHz dB/km 40MHz Đoạn cuối gần sát nhà thuê bao dài khoảng 25 cm- 50 cm, đường kính nhỏ, suy hoa khoảng 114 dB/km 750 MHz 24 dB/km 40 MHz (Mức suy hao phụ thuộc vào nhiệt độ chiều dài cáp) Các đơn vị thường dùng ngành viễn thông (dB, dBm, dBw, dBd, dBi, dBc) 7.1 dBm, dBw dBm đơn vị công suất túy (khơng so sánh) Cách tính dBm= 10 log(PmW/1mW) Ví dụ: Cơng suất phát thiết bị 10W, biểu diễn dạng dBm 10log(10000/1)= 40dBm Tương tự, dBw đơn vị công suất túy, chuyển đổi từ W sang Ví dụ: Cơng suất tiêu thụ thiết bị 1W Ta có 10log(1)= 0dBw; 2W= 3dBw 7.2 dBi, dBd dBi dBd đơn vị biểu diễn độ lợi công suất (power gain) antenna, có tham chiếu khác dBi so sánh power gain antenna với antenna đẳng hướng (omniantena/isotropic antenna: antenna điểm có cơng suất phát hướng nhau) dBd so sánh power gain antenna với antenna lưỡng cực đối xứng (half-wave dipole) 0dBd= 2.15dBi XdBd= (X+ 2.15)dBi 7.3 dB dB đơn vị so sánh độ mạnh (intensity), công suất (power) Đối với điện áp (V), dòng (I) trường E (điện trường, từ trường), cơng thức tính 20logX (dB) Đối với cơng suất (P), độ lợi (G), cơng thức tính 10logX (dB) Ví dụ: Cơng suất A XW tương đương X’dBm, công suất B YW tương đương Y’dBm Khi so sánh A lớn (nhỏ hơn) B dB, tính 10log(X/Y) (X’/Y’)dB Antenna A có độ lợi 20dBd, B 14dBd, A có độ lợi lớn B 6dB 7.4 dBc dBc có phương pháp tính giống với dB đơn vị tương đối, có liên hệ đến đại lượng khác dBc thường dùng mô tả khả RF components, VD: Carrier power mô tả mức interference, coupling, scattering… đâu dùng dBc, thay đổi dB dBc dùng đến Để chuyển đại lượng tính theo dB, dBm,… bạn nên ý giá trị giá trị so sánh đại lượng chuẩn (reference), ví dụ dB lấy chuẩn 1W, dBm lấy chuẩn 1mW Vì để chuyển đổi qua lại cách dể dàng chuyển dạng tuyến tính đổi ngược lại VD: 1.5dB= ?dBm Ta chuyển 1.5dB sang W 10^(1.5/10)= 1.4125W, đổi sang mW 1412.5mW, đổi ngược lại bDm 10*log(1412.5)=31.5 dBm  ...Là mơi trường truyền dẫn tín hiệu từ Headend đến nhà thuê bao Trong truyền hình cáp hữu tuyến HFC, mơi trường truyền dẫn cáp quang Điển hình hay nhiều mạch vòng cáp quang kết nối HE sơ... đảm bảo tín hiệu truyền thông suốt Mạng truy nhập kiểu HFC Là mạng lai cáp quang cáp đồng trục có dùng thiết bị tích cực (các khuếch đại cao tần) mạng đồng trục Đặc điểm mạng HFC + + Đáp ứng... xuống ngưỡng làm việc, nguồn lại bị ngắt Cáp quang cáp đồng trục mạng Mỗi cáp quang có chứa từ 12 đến 14 sợi quang tùy theo kích cỡ loại cáp Loại sợ quang thường sử dụng sợi mode-SM có suy hao