Điện tử viễn thông HFC va cable modem (nhom5) khotailieu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG HFC Cable modem MÔN: MẠNG TRUY NHẬP GVHD: Lê Anh Ngọc Sinh viên thực hiện: Nhóm Lớp Đ6 ĐTVT2 Nguyễn Văn Hà Nguyễn Thanh Hải Nguyễn Mạnh Hiếu Vũ Đình Hoan Vũ Văn Hoan LỜI NÓI ĐẦU Như biết, cơng nghệ truyền truyền hình đời từ lâu, cung cấp nhiều thơng tin thiết thực cho người Ngày khả Truyền hình cáp, truyền hình cáp hữu tuyến HFC hệ thống truyền hình mà tín hiệu truyền hình truyền dẫn cáp đến hộ thuê bao Hơn nữa, công nghệ truyền số liệu mạng truyền hình cáp cơng nghệ Cable Modem Vì thế, tiểu luận chúng em xin giới thiệu cho bạn thầy biết công nghệ HFC Cable Modem (CM) Chúng em hy vọng tiểu luận cung cấp góc nhìn cơng nghệ HFC Cable Modem (CM) Mặc dù cố gắng nhiều song thời gian trình độ có hạn, nội dung tiểu luận khơng thể tránh khỏi thiếu sót, chúng em mong nhận ý kiến đóng góp bạn thầy để tiếp tục chỉnh sửa hoàn thiện tiểu luận Hà Nội, tháng năm 2014 Nhóm – Lớp Đ6ĐTVT2 MỤC LỤC PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MẠNG HFC Khái niệm HFC Cấu trúc mạng HFC 2.1 Các đặc điểm mạng HFC 2.2 Ưu nhược điểm mạng HFC PHẦN II: TRUYỀN DẪN TRONG MẠNG HFC Truyền dẫn quang mạng HFC Công nghệ truy nhập mạng HFC chiều Đặc điểm tiêu chuẩn kỹ thuật mạng truyền hình cáp HFC Ứng dụng HFC Úc 10 PHẦN III: KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ CABLE MODEM 12 Khái niệm công nghệ Cable Modem .12 Lịch sử mục đích đời công nghệ Cable Modem 12 Cấu trúc Cable Modem 13 3.1 Sơ đồ cấu trúc Cable Modem .13 3.2 Các thành phần hệ thống CM .16 KẾT LUẬN 19 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO 21 PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MẠNG HFC Khái niệm HFC HFC (Hybrid Fiber coaxial) mạng kết hợp cáp quang cáp đồng trục để tạo mạng băng rộng HFC sử dụng cho cable TV (mạng cap TV) từ thập niên 1990 Nguyên nhân đời mạng HFC: - Là mạng cable TV truyền thống trước dùng thiết bị điện cáp đồng trục khuếch đại Chính mà chất lương tín hiệu bán kính phục vụ thấp, không đáp ứng nhu cầu người xem chất lượng hình ảnh dịch vụ - Mạng HFC khắc phục nhược điểm cách nối cáp quang từ trung tâm đến loạt điểm phân phối quang Tại điểm phân phối này, tín hiệu quang chuyển thành tín hiệu điện cáp đồng trục sé sử dụng để kết nối đến thuê bao khác, ưu điểm HFC :  Dải thông cực lớn, suy hao tín hiệu thấp, bị nhiễu điện từ, chống lão hóa ăn mòn hóa học tốt  Cho phép truyền tín hiệu có tần số hàng tram THz  Độ ổn định chất lượng dịch vụ mạng nâng cao (VOD, VoIP internet)  Tính kinh tế cao Cấu trúc mạng HFC 2.1 Các đặc điểm mạng HFC Trong mạng HFC việc truyền tín hiệu từ trung tâm đến node quang cáp quang, từ node quang đến th bao cáp đồng trục Hình 1.1 Mơ hình mạng Cáp Đồng truyền thống (trái) HFC (phải) * Mạng HFC gồm thành phần - Hệ thống thiết bị trung tâm - Hệ thống phân phối mạng tín hiệu - Thiết bị thuê bao nhà 1, Hệ thống thiết bị trung tâm: cung cấp quản lý chương trình hệ thống mạng truyền hình cáp gồm headend chủ headend vùng 2, Hệ thống phân phối mạng tín hiệu mơi trường truyền dẫn tín hiệu từ trung tâm đến mạng thuê bao gồm nút chuyển đổi quang điện (fiber optic node) 3, Thiết bị thuê bao nhà máy thu hình để thu tín hiệu từ mạng phân phối tín hiệu 2.2 Ưu nhược điểm mạng HFC - Sử dụng cáp quang để truyền tín hiệu, mạng HFC có ưu điểm vượt trội cáp quang so với phương tiện truyền dẫn khác: Dải thơng cực lớn, suy hao tín hiệu thấp, bị nhiễu điện từ, chống lão hóa ăn mòn hóa học tốt Với sợi quang sản xuất với công nghệ đại ngày nay, sợi quang cho phép truyền tín hiệu có tần số lên tới hàng trăm THz Đây dải thông tín hiệu vơ lớn, đáp ứng yêu cầu dải thông đường truyền mà không phương tiện truyền dẫn khác có - Tín hiệu quang truyền sợi quang chủ yếu nằm cửa sổ bước sóng quang 1310 nm 1550 nm Đây cửa sổ có suy hao tín hiệu nhỏ: 0,3 dB/km với bước sóng 1310 nm 0,2 nm với bước sóng 1550 nm.Trong với sợi cáp đồng trục loại suy hao thấp phải mất43 dB/km tần số GHz - Tín hiệu truyền sợi cáp tín hiệu quang, khơng bị ảnh hưởng nhiễu điện từ từ môi trường dẫn đến đảm bảo chất lượng tín hiệu đường truyền Các sợi quang vật liệu không bị ăn mòn hóa học dẫn đến tuổi thọ sợi cao - Có khả dự phòng trường hợp sợi quang bị đứt Trước mạng truy nhập thường sử dụng thiết bị tích cực khuếch đại tín hiệu nhằm bù suy hao cáp để truyền tín hiệu xa Với mạng truy nhập đồng trục, cung cấp dịch vụ chiều, khuếch đại cần tích hợp phần tử khuếch đại tín hiệu cho tín hiệu ngược dòng dẫn đến độ ổn định mạng giảm Một mạng HFC sử dụng thiết bị cao tần thụ động gọi mạng HFC thụ động HFPC (Hybrid Fiber/Passive Coaxial) thể hình 2.3 Sử dụng mạng truy nhập thụ động hoàn toàn tạo ưu điểm sau: - Chất lượng tín hiệu nâng cao không sử dụng khuếch đại tín hiệu mà hồn tồn dùng thiết bị thụ động nên tín hiệu tới thuê bao khơng bị ảnh hưởng nhiễu tích tụ khuếch đại - Sự cố mạng giảm nhiều dẫn đến tăng độ ổn định chất lượng phục vụ mạng trục trặc mạng truyền hình cáp phần lớn xảy khuếch đại thiết bị ghép nguồn cho chúng - Các thiết bị thụ động có khả truyền tín hiệu theo chiều độ ổn định mạng cao cung cấp dịch vụ chiều - Sử dụng hoàn toàn thiết bị thụ động giảm chi phí lớn cho việc cấp nguồn bảo dưỡng, thay sửa chữa thiết bị tích cực dẫn đến giảm chi phí điều hành mạng - Nếu sử dụng mạng đồng trục thụ động, số lượng thuê bao node quang giảm đi, dẫn đến dung lượng đường truyền cho tín hiệu hướng lên tăng lên, tạo khả cung cấp tốt dịch vụ chiều tốc độ cao cho thuê bao.Tuy nhiên, mạng truy nhập cáp đồng trục thụ động HFPC có số nhược điểm sau: Do khơng sử dụng khuếch đại tín hiệu cao tần, tín hiệu suy hao cáp khơng bù dẫn đến hạn chế lớn bán kính phục vụ mạng Do không kéo cáp đồng trục xa, số lượng thuê bao phục vụ node quang giảm Để phục vụ số lượng thuê bao lớn sử dụng khuếch đại tín hiệu, cần kéo cáp quang đến gần thuê bao tăng số node quang dẫn đến tăng chi phí lớn cho mạng PHẦN II: TRUYỀN DẪN TRONG MẠNG HFC Truyền dẫn quang mạng HFC Hình 2.1 Cấu trúc mạng truyền dẫn tín hiệu quang đơn giản Trong mạng HFC, truyền dẫn quang thực từ Head-end đến HUB đến Node quang Hệ thống truyền dẫn gồm: - Headend - Máy phát/thu quang - Node quang - Bộ chia quang - Cáp quang 1.1 Headend Nguyên lý hoạt động Headend Các chương trình quảng bá mặt đất (VTV1, VTV2, VTV3, ) thu qua anten VHF (very hight frequency), kênh truyền hình thu qua anten riêng, kênh truyền hình thu sau đưa vào khối chuyển đổi từ tín hiệu cao tần RF thành tín hiệu trung tần IF (upconverter) Lúc tín hiệu thu tò anten dải tần bao gồm kênh tín hiệu cần thu kênh tín hiệu khác lọt vào (ví dụ: anten VHF cần thu kênh VTV3 tín hiệu thu có kênh khác HTV, VTV2) Tín hiệu trung tần chung đưa qua lọc trung tần để lọc lấy kênh tín hiệu cần thu (VTV3) Mỗi lọc trung tần điều chỉnh để thu kênh tín hiệu Tín hiệu trung tần khỏi lọc có kênh Các kênh tín hiệu đổi lên tần số RF qua chuyển đổi IF/RF để tín hiệu RF nằm dải tần đường xuống mạng CATV Sau tín hiệu RF đưa vào kết hợp (combiner 16:1) để ghép kênh với cáckênh tín hiệu khác theo phương thức ghép kênh theo tần số (FDM: Friquency Division Multiplexing) Các tín hiệu vệ tinh thu qua anten parabol tín hiệu truyền hình bao gồm nhiều kênh ghép lại với nhau, để tách kênh thành kênh độc lập chúng chia thành nhiều đường chia vệ tinh Sau đường đưa vào thu vệ tinh (dovvnconverter) để chuyến từ tần số cao thành tần số thấp, tín hiệu khỏi thu tín hiệu A/V Đây chưa phải tín hiệu mà CATV cần nên sau chúng đưa vào chuyển đổi A/V thành IF.Tín hiệu tín hiệu IF trộn Audeo Video Tín hiệu trung tần kết hợp nhiều kênh tín hiệu , để lấy kênh theo yêu cầu chúng đưa qua lọc trung tần giống thu chương trình truyền hình quảng bá tín hiệu kênh tín hiệu cần thu Các kênh tiếp tục đưa vào chuyển đổi IF/RF để tín hiệu RF nằm dải tần CATV Sau đưa vào combiner 16:1 để ghép kênh với kênh truyền hình khác thu từ vệ tinh kênh truyền hình quảng bá dải tần đường xuống (70MHz ~ 862MHz) Tín hiệu tín hiệu RF ghép kênh bao gồm nhiều kênh ghép lại với Tín hiệu đưa vào máy thu hình thuê bao giải mã xem được, để truyền xa theo nhiều hướng khác đưa vào khuếch khuếch đại lên sau chia chia tín hiệu cao tần (bộ chia ký hiệu ISV IS) Tín hiệu sau chia đường đưa vào máy phát quang, tín hiệu RF chuyển thành tín hiệu quang ghép vào sợi quang để truyền đến thuê bao qua mạng HFC 1.2 Node quang a Sơ đồ khối node quang cổng Hình 2.4: Sơ đồ node quang cổng Cấu tạo node quang bao gồm: (1) Khối thu quang (2) Khối khơi phục tín hiệu (3) Khối khuếch đại công suất trước đưa đầu (4) Khối Diplexer ba cổng (5) Các rẽ tín hiệu (trích tín hiệu ) để kiểm tra (6) Khối kết hợp (Combiner) tín hiệu từ hai cổng theo hướng lên (Hướng trở trung tâm) TP (Test Point): đầu kiểm tra b Nguyên lý hoạt động Node quang Tín hiệu quang đầu vào chuyển thành tín hiệu cao tần (RF) qua ốt 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 công suất trước đưa cổng Tín hiệu hướng xuống qua khối Diplexer qua cổng H cổng Còn tín hiệu cao tần hướng lên (đi từ phía thuê bao) qua cổng L vào khối Combiner kết hợp với tín hiệu đến từ cổng khác qua lọc, lọc lọc lấy khoảng tín hiệu băng tần hướng lên (5 MHz÷65MHz) sau khuếch đại đưa vào khối phát quang Tại tín hiệu cao (RF) chuyển thành tín hiệu quang qua điơt điện quang để truyền trung tâm sợi cáp hướng lên c Chức Node quang Chức node quang chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu cao tần (RF) ngược lại Đồng thời khuếch đại tín hiệu cần chỉnh lại tín hiệu tương tự tín hiệu máy phát Vì tín hiệu truyền sợi quang bị suy hao xung bị giãn tượng tán sắc sợi quang mà đặc biệt truyền sợi đơn mode nên ảnh hưởng lại lớn Chúng làm suy giảm chất lượng tín hiệu cần cân chỉnh khuếch đại Tín hiệu vào node quang nằm khoảng -2.5dBm ÷ +2dBm tín hiệu thơng thường node quang khoảng 108dBμV Khoảng bước sóng hoạt động từ 1270÷l550nm, truyền hình cáp dùng cửa sổ quang 1310nm để có suy hao sợi quang thấp Công nghệ truy nhập mạng HFC chiều Sự phát triển từ mạng HFC chiều sang mạng truy nhập HFC băng rộng hai chiều thúc đẩy đời 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 IP hoạt động qua mạng HFC Vị trí thiết bị mạng HFC chiều hình 2.10 Hình 2.10: Thiết bị đầu cuối thuê bao mạng HFC chiều 10 a Set – Top – Box (STB) Hình 2.11 Thiết bị Set-Top-Box STB bao gồm loại số tương tự, thành phần quan trọng mạng HFC STB số kết nối cho phát triển từ TV tương tự tới TV số cao cấp tương lai STB số có chức sau: - Dò tìm kênh số (MFEG - 2) dịch vụ Video tương tự dải tần đường xuống - Giải điều chế kênh tín hiệu số thu - Điều chế tín hiệu số đường lên - Mã hố/giải mã dịch vụ lựa chọn - Quản lý báo hiệu thuê bao từ CATV Headend - Cung cấp giao điện thuê bao người sử dụng b Thoại IP (Voice IP) Thuật ngữ thoại IP có nghĩa sử dụng giao thức IP để truyền tín hiệu thoại qua mạng viễn thông Thuật ngữ viết tắt VOIP Do bùng nổ Internet, giao thức IP trở thành giao thức chuẩn cho lớp chuyển mạch gói mạng LAN WAN Sự thích hợp dịch vụ thoại vào mạng HFC băng rộng truyền tải tín hiệu Video liệu có ưu điểm lớn để thực xa lộ thơng tin Thoại IP thực IP phone máy điện thoại truyền thống kết nối với Modem cáp STB số IP phone hoạt động thiết bị IP chuẩn có địa IP riêng, có chức tích hợp nén tín hiệu thoại Để kết nối máy điện thoại truyền thống với Modem khối giao diện (Module) phát triển cắm thêm vào modem cáp /STB cung cấp 11 chức Các gói IP gửi qua mạng HFC sử dụng giao thức DOCSIS c Modem cáp ( Cable Modem ) Modem cáp cung cấp truy nhập Internet hai chiều tốc độ cao qua mạng HFC Đặc điểm tiêu chuẩn kỹ thuật mạng truyền hình cáp HFC Phương pháp nguyên thủy để truyền video mạng HFC mà sử dụng rộng rãi điều chế kênh TV tương tự tiêu chuẩn, giống phương pháp sử dụng để truyền dẫn kênh truyền hình quảng bá khơng gian Nhóm làm việc IEEE 802.14 hình thành vào tháng 11 năm 1994 để chuẩn hóa lớp vật lý (PHY layer) lớp điều khiển truy nhập đa phương tiện (MAC layer) cho hệ thống HFC a Tiêu chuẩn cho lớp vật lí - 500 thuê bao điềm thiết kế tham chiếu - Hỗ trợ sub-split (5 MHz÷40 MHz upstream), mid-split (5MHz÷120 MHz upstream ), high-split (800 MHz÷1000 MHz upstream) - Sử dụng lại tần số chiều lên - Lựa chọn điều chế QAM 64 cho chiều xuống - QAM-64 với bit/Hz tạo 30 Mbps MHz - Điều chế QPSK chọn cho chiều lên để chịu đựng nhiễu lớn Có bốn kỹ thuật điều chế sử dụng 5,12 Msymbols/second cho chiều xuống kỹ thuật điều chế sử dụng 1,28 Msymbols/second cho chiều lên Tốc độ bit năm kỹ thuật điều chế là: - QPSK: bits/symbol X 5,12 Msymbols/second = 10,24 Mbps  16 QAM: bits/symbol X 5,12 Msymbols/second = 20,48 Mbps  64 QAM: bits/symbol X 5,12 Msymbols/second = 30,72 Mbps - 256 QAM: bits/symbol X 5,12 Msymbols/second = 40,96 Mbps - QPSK: bits/symbol X 1,28 Msymbols/second = 2,56 Mbps b Khả băng thông - Phổ kênh chiều xuống 550MHz – 750 MHz - Phổ kênh chiều lên MHz – 42MHz - Phổ MHz-42 MHz cho kênh 1,8MHz Chiều xuống: - QPSK: 33 kênh FDM x10,24 Mbps/kênh =337Mbps - 16 QAM: 33 kênh FDM x 20,48 Mbps/ kênh =1031Mbps - 64 QAM: 33 kênh FDM x 40,96 Mbps/kênh =1351 Mbps Chiều lên: - QPSK: 20 kênh FDM x 2,56 Mbps/kênh =51 Mbps 12 Ứng dụng HFC Úc Không giống nước Mỹ, Canada nhiều nước châu Âu, Úc khơng có sở hạ tầng CATV truyền thống có Các mạng CATV cài đặt Úc mạng HFC Hai công ty, Telstra Optus, chạy đua để xây dựng hai số mạng HFC đại, thường phục vụ khu vực Điều có nghĩa có hai mạng HFC hiệu suất cao đại số khu vực thành phố lớn chúng tơi (Whittle 2001) Bởi điều này, có nghiên cứu cho thấy thị trường Úc không đủ lớn cho hai nhà cung cấp CATV Trong thực tế, chí gợi ý hệ thống cáp độc quyền mang lại lợi nhuận 10 năm (APRO 1996) chi phí đặt xuống cáp cho mạng hoàn toàn Úc Mạng Optus bắt đầu triển khai HFC mạng Blacktown Sydney Đông Burwood Melbourne vào tháng Hai năm 1995 Bây có sẵn Brisbane Nó cung cấp truyền hình cao cấp, điện thoại địa phương, hoàn toàn hai chiều truyền dẫn tốc độ cao dịch vụ kỹ thuật số tương tác khác (ACCC 2001) Hiện nay, hầu hết, tất cả, Optus HFC mạng kết nối dây cáp không cột điện Điều dễ bị vỡ từ xe bão rẻ so với cáp chôn Được biết, Sydney điện phí Optus $ 9,00 cho thuê cực năm, đem lại cho thu nhập khoảng $ triệu cho năm (APRO 1996) Đến cuối năm 2000, Brisbane, Melbourne Sydney chứa 21.000 km cáp đồng trục (0,625 "đồng trục) 5.500 km cáp (cáp quang đơn chế độ 24-144 sợi vỏ) (BIS 2001) Optus ngừng triển khai năm 1997, chi tiêu khoảng tỷ USD mạng HFC Telstra bắt đầu triển khai HFC vào năm 1994 Bởi năm 1997, nhiên, mạng thông qua 2,5 triệu nhà, 1,5 triệu ngắn so với kế hoạch triệu Mạng triển khai dừng lại vào năm 1999 sau đầu tư tỷ USD mạng HFC Telstra cung cấp CATV Internet cáp cho người dùng Sydney, Melbourne, Brisbane Gold Coast qua hai loại cáp mặt đất Telstra đầu tư hình thức khác cơng nghệ băng thơng rộng, không đồng Digital Subscriber Line (ADSL) Năm 1998/1999, hai Telstra Optus định không mở rộng mạng lưới họ Điều phần lớn ý kiến cho có trùng lặp mạng HFC số khu vực Úc (Dưới đây: HFC triển khai mạng lưới Úc, biểu không ACCC) 13 PHẦN III: KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ CABLE MODEM Khái niệm công nghệ Cable Modem Công nghệ Cable Modem (CM) công nghệ truyền số liệu mạng truyền hình cáp (CATV) vốn mạng lai cáp quang cáp đồng trục, dùng để cung cấp tín hiệu chiều Hình 3.1: Mơ hình Cable Modem Lịch sử mục đích đời công nghệ Cable Modem Cable Modem thành phố lớn cung cấp dịch vụ từ năm 1998 Và Việt Nam dịch vụ ứng dụng rộng rãi Dịch vụ cable-modem thường cung cấp mức băng thông nhiều megabit tùy vào nhà cung cấp dịch vụ Đối với khách hàng, cable modem xếp vào nhóm giải pháp SOHO Cũng giống ADSL, người dùng Cable Modem (CM) thấy dịch vụ tuyệt; nhiên, số lượng người dùng nhiều lên, chất lượng dịch vụ giảm xuống Công nghệ băng thông rộng công nghệ sử dụng thiết bị khách hàng nhà cung cấp dịch vụ thoại, cho phép cung cấp dải thông rộng 14 đơi cáp đồng truyền thống Mục đích đời công nghệ bǎng rộng nhằm đáp ứng cho người dùng sử dụng ứng dụng, dịch vụ Internet như: nghe nhạc xem phim trực tuyến, nhu cầu kết nối mạng, truyền số liệu tốc độ cao Cable Modem cho phép người tiêu dùng truy cập Internet tốc độ cao phần nhỏ thời gian, có Telephone Modems truyền thống dial-up Cấu trúc Cable Modem 3.1 Sơ đồ cấu trúc Cable Modem Cable Modem gồm loại lắp lắp PC Trong vài trường hợp Cable Modem tích hợp hộp thu Set-top Thực tế hệ thống Cable nâng cấp lên dạng Digital Cable, hộp thu set-top Cable có khả kết nối thẳng vào Internet qua đường kết nối CATV cho dù người sử dụng có truy nhập Internet hay khơng Dù loại sơ đồ cấu trúc Cable Modem có chung dạng sau: Hình 3.1: Sơ đồ cấu trúc Cable Modem Trong : Tuner : Bộ điều chỉnh tín hiệu Demodulator : Bộ giải mã tín hiệu dạng sang dạng số Modulator : Bộ giải tín hiệu từ dạng số sang dạng Media Access Control (MAC): Thiết bị điều khiển truy nhập Microprocessor :Bộ xử lý 15 3.1.1 Tuner Tuner-Bộ điều chỉnh tín hiệu, nối Modem Cable với đường cáp tín hiệu với tách Splitter dùng để tách kênh liệu Internet khỏi kênh CATV thơng thường Từ liệu Internet Tuner tiếp nhận dạng tín hiệu số giải mã sang dạng tương tự chuyển tới Demodulator Tuner tích hợp thêm thiết bị Diplexer cho phép sử dụng đoạn tần số (trong khoảng 42-850 MHz) dành riêng cho Downstream đoạn khác (trong khoảng 5-42 MHz) cho Upstream Cable modem Tuner thành phần thu phát sóng RF thiết kế dành cho việc sử dụng ứng dụng Cable modem Nó kết việc tích hợp lọc, máy phát RF IF agc Hình 3.2: Mơ hình TUNER-CABLE MODEM 3.1.2 Demodulator: Đây thành phần sử dụng để giải điều chế tín hiệu đầu vào Nó có vai trò quan trọng việc giải mã tín hiệu chuyển đổi từ dạng tương tự sang số 16 Các Demodulator có chức QAM (Quadrature Amplitude Modulation) thu tín hiệu gồm thơng tin mã hố gồm bước sóng pha chuyển chúng sang dạng tín hiệu đơn giản xử lý A/D Converter (Analog to Digital Converter) A/D Converter nhận tín hiệu biến đổi theo điện áp chuyển chúng thành chuỗi số Bộ sửa lỗi (Error Correction Module) liên tục kiểm tra thông tin nhận so sánh với liệu chuẩn vấn đề xảy truyền liệu kiểm tra khắc phục Trong hầu hết trường hợp gói liệu hay Network frame dạng MPEG thiết bị đồng hoá MPEG sử dụng để chắn liệu đảm bảo truyền đến đích Chức cụ thể thành phần sau: a Bộ nhập thông tin sửa lỗi: Bộ nhập thông tin sửa lỗi (Error Correction Module) thành phần có nhiệm vụ kiểm tra giám sát cách liên tục thông tin đầu vào Nhờ sử dụng chế so sánh với liệu chuẩn, dễ dàng tìm vấn đề xảy truyền liệu,nếu có cố, khắc phục b Bộ điều chế biên độ cầu phương QAM: Bộ điều chế biên độ cầu phương QAM (Quadrature Amplitude Modulation) chương trình đơn giản với nhiệm vụ truyền tải tín hiệu tương tự điều chế để thay đổi biên độ tín hiệu đầu vào Sự mã hóa liệu cách thay đổi biên độ pha sóng mang QAM dùng dạng sóng Sin dạng sóng Cosine với phân tạo tần số để chuyển đổi thơng tin Tính trực giao sóng Sin Cosine cho phép truyền liệu đồng thời kênh Xem xét chu kì đơn sóng, ngun lý trực giao trình bày hình sau: Hình 3.3: Mơ hình điều chế QAM 17 c Bộ chuyển đổi D/A (Digital to Analog Convenrter) Chuyển đổi số sang tương tự tiến trình lấy giá trị biểu diễn dạng mã số (digital code) chuyển đổi thành mức điện dòng điện tỉ lệ với giá trị số Có nhiều phương pháp sử dụng để chuyển đổi D/A phương pháp thang điện trở, phương pháp mạng điện trở… 3.2 Các thành phần hệ thống CM 3.2.1 Thiết bị kết cuối truyền hình - STB Là thiết bị thu tín hiệu truyền hình với loại: STB tương tự STB số STB tương tự cho thuê bao thu kênh truyền hình tương tự qua mạng HFC thay kênh phát quảng bá vơ tuyến mặt đất trước Đến 1996, STB số giới thiệu với số chức bản: - Dò tìm kênh số dịch vụ video tương tự dải tần đường xuống - Giải điều chế kênh số thu được/Điều chế kênh số phát lên - Giải mã/ Mã hóa kênh chọn - Quản lý báo hiệu thuê bao từ Headend - Cung cấp giao diện thuê bao cho người sử dụng Gần đây, STB cải tiến triển khai Motorola/General Intrument Các STB có chứa dò sóng kép modem cáp tích hợp bên trong, cho phép thuê bao sử dụng dịch vụ truyền hình dịch vụ mạng Internet băng rộng như: IP telephony, IP video phone, Interactive games.Lúc này, STB cải tiến hoạt động cổng gia đình-RGW: - Phân phát gói giao thức IP đến thiết bị bên IP voice, IP video phone - Truyền tải, xử lý, giải mã tín hiệu truyền hình có độ phân giải cao HDTV 18 3.2.2 Modem Cable Là thiết bị nằm nhà thuê bao, cho phép truy nhập đến mạng máy tính (thường mạng Internet) phương tiện vật lý dùng cho truyền hình Có loại modem cáp: - Loại khối cắm ngồi: Kết nối máy tính thơng qua kết nối Ethernet (có thể có nhiều máy tính kết nối vào mạng Ethernet, lúc modem cáp có chức định tuyến) giao diện kết nối USB - Loại card cắm trong: thường dạng cắm thêm PCI cho máy tính.Loại có giá thành rẻ song dùng cho máy tính để bàn phải có thiết kế khác cho dạng máy tính MAC máy tính xách tay - Loại thứ ba modem cáp dạng tích hợp bên STB cải tiến tương tác 3.2.3 Hệ thống kết cuối Modem Cable - CMTS Hệ thống nằm Headend, thuộc phía bên mạng so với modem cáp.Là thiết bị kết cuối cho đường lên từ phía thuê bao đến đích Headend cơng ty cáp, CMTS coi giao diện modem cáp mạng Interrnet IP - CMTS có nhiều chức giống DSLAM hệ thống DSL - CMTS đón lưu lượng đường lên từ nhóm thuê bao kênh đơn định tuyến đến ISP để kết nối vào mạng Internet - Mỗi CMTS chứa nhiều card đường dây modem cáp (CMLC) Các CMLC chuyển dòng số liệu IP thành tín hiều đường xuống (đến nhà thuê bao), sau đưa nâng tần để đưa kênh tín hiệu vào kênh xác định ghép chung với tín hiệu truyền hình trình tự ngược lại với đường lên 3.2.4 Hệ thống IP Phone Đây hệ thống sử dụng giao thức IP để truyền tín hiệu thoại qua mạng viễn thơng, giao thức IP giao thức chuẩn cho lớp chuyển mạch gói mạng LAN, WAN,… Mạng IP mang số liệu độc lập với lớp vật lý Việc tích hợp hệ thống truyền tải thoại vào mạng băng rộng HFC có ý nghĩa lớn việc tạo thuận lợi để HFC thực xa lộ thông tin thực -truyền loại tín hiệu: voice, data, video 19 Hệ thống VoIP sử dụng thiết bị kết cuối máy điện thoại IP phone máy điện thoại truyền thống – POTS phone kết nối với modem cáp/ STB số Máy IP phone không kết nối đến tổng đài sở hữu mà kết nối đến cổng Ethernet chuẩn modem cáp/ STB số/ PC nhà Máy IP phone hoạt động thiết bị IP tiêu chuẩn có địa IP riêng Để kết nối POTS phone đến modem cáp/ STB số phải có modun giao diện phát triển gắn vào modem cáp/ STB số để cung cấp chức 3.2.5 Hệ thống thiết bị quản lý thuê bao tính cước dịch vụ Điều cốt yếu với nhà cung cấp dịch vụ truyền hình trả tiền quản lý truy nhập dịch vụ thuê bao tính cước cho thuê bao theo dịch vụ Một phương pháp phổ thông hiệu sử dụng thuật tốn mã khóa tín hiệu (chỉ thuê bao phép nhà cung cấp dịch vụ có khả giải mã tín hiệu để xem) Hệ thống thiết bị quản lý truy nhập thuê bao tính cước gọi hệ thống truy nhập có điều kiện Trong hệ thống truy nhập có điều kiện, phương pháp mã hóa tín hiệu để chống xem trộm ‘xáo trộn tín hiệu’ Thực chất xáo trộn tín hiệu xếp tín hiệu video theo quy tắc đặc biệt, có thuê bao cung cấp quy tắc xếp lại có khả giải trộn tín hiệu để xem Việc trộn tín hiệu thực nơi cung cấp dịch vụ Tín hiệu truyền hình trộn truyền đến thuê bao thu thu STB thuê bao cài mạch cắm vào Sau tín hiệu cho phép giải trộn thực nhiệm vụ giải trộn tín hiệu nhà cung cấp dịch vụ gửi đến thuê bao kèm theo tín hiệu trộn Các hệ thống truyền hình trả tiền hệ thống không đánh địa đánh địa Trong hệ thống không đánh địa chỉ, thuê bao khác cung cấp mức dịch vụ, số lượng chương trình dịch vụ giống Các hệ thống không cho phép nhà cung cấp dịch vụ quản lý đến tận thuê bao, cắt dịch vụ đến vài nhà thuê bao tai trung tâm điều hành cung cấp chương trình khác theo sở thích thuê bao Trong hệ thống đánh địa chỉ, thuê bao cung cấp địa hệ thống mạng, tín hiệu quản lý thuê bao, quản lý dịch vụ thơng tin tính phí dịch vụ truy nhập xác đến thuê bao 20 KẾT LUẬN Như trình bày trên, ưu điểm mạng nhược điểm mạng Tuỳ thuộc vào mơ hình kinh tế, điều kiện địa lý để áp dụng loại mạng cho phù hợp Nếu xét phạm vi phục vụ, mạng HFPC yêu cầu số lượng node quang lớn mạng HFC Vì vậy: - Trong điều kiện mạng quang có sẵn, nên chọn phương án xây dựng mạng HPFC nhằm mục đích giảm chi phí đầu tư cho mạng đồng trục, đẩy nhanh tốc độ triển khai mạng, nâng cao chất lượng tín hiệu hiệu khai thác - Trong điều kiện mạng quang hạn hẹp, nên chọn phương án xây dựng mạng HFC Khi đó, để đẩy nhanh tốc độ mở rộng mạng phải vươn dài mạng đồng trục cách sử dụng khuếch đại cao tần Đối với tình hình nước ta cấu trúc mạng HFC hợp lý Việt Nam mạng truyền hình cáp mẻ, mạng đưa vào sử dụng khoảng thời gian ngắn nên sở hạ tầng thiếu thốn Hệ thống mạng phải kéo nên để giảm chi phí lắp đặt cho nhà khai thác lẫn thuê bao mạng HFC hợp lý 21 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa tiếng anh Nghĩa tiếng việt CM Cable Modem Modem cáp FM Frequency Modulation Điều tần RF Radio Frequency Tần số vô tuyến MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường QAM Quadrature Modulation Điều chế biên độ cầu phương CATV Communitty Television Amplitude Attenna Truyền hình quảng bá cộng đồng Mạng lai cáp quang cáp đồng trục HFC Hybrid Fiber Coaxial CMTS Cable Modem Terminater System Hệ thống kết cuối modem cáp DWDM Density Wavelength Ghép kênh theo bước sóng Division Multiplexing mật độ cao ISI Inter Symbol Interference Nhiễu Symbol FN Fiber Node ADSL Asymmmetric Subcriber Line LAN Local Area Network Mạng vùng cục WAN Wide Area Network Mạng diện rộng MAN Metropolitan Control Mạng đô thị UHF Ultra High Frequency Nút quang Digital Đường dây thuê bao số bất đối xứng Access Siêu cao tần 22 Division FDM Frequency Multiplexing Digital SDH Synchronous Hierarchy Ghép phân chia theo tần số Phân cấp số đồng IRT Integrated Transcoder Receiver VOD Video On Demand Fiber Thiết bị nhận, giải mã, mã hố tín hiệu số Truyền hình theo u cầu Mạng lai cáp quang cáp đồng Passive trục thụ động HFPC Hybrid Coaxial VHF Very High Frequency Tần số cao HDTV High Density Television Truyền hình độ phân giải cao IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers Viện nghiên cứu kỹ thuật điện điện tử TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Duy Khánh, “Mạng truy nhập”, giảng cho hệ ĐHTX, Học viện CNBCVT 23 ... cao Cable Modem cho phép người tiêu dùng truy cập Internet tốc độ cao phần nhỏ thời gian, có Telephone Modems truyền thống dial-up Cấu trúc Cable Modem 3.1 Sơ đồ cấu trúc Cable Modem Cable Modem. .. trùng lặp mạng HFC số khu vực Úc (Dưới đây: HFC triển khai mạng lưới Úc, biểu không ACCC) 13 PHẦN III: KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ CABLE MODEM Khái niệm công nghệ Cable Modem Công nghệ Cable Modem (CM)... Hình 3.1: Mơ hình Cable Modem Lịch sử mục đích đời cơng nghệ Cable Modem Cable Modem thành phố lớn cung cấp dịch vụ từ năm 1998 Và Việt Nam dịch vụ ứng dụng rộng rãi Dịch vụ cable- modem thường cung