Điện tử viễn thông nhom 5 d5 DTVT2 mang HFC va cong nghe cable modem khotailieu

LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: MẠNG HFC( Hybrid Fiber Coaxial) 1.1 Tổng quan mạng HFC HFC (Hybrid Fiber Coaxial) mạng “lai” cáp quang cáp đồng trục để tạo mạng băng rộng Nó sử dụng đồng thời cáp quang cáp đồng trục để truyền phân phối tín hiệu Việc truyền tín hiệu từ trung tâm đến node quang cáp quang, từ node quang đến thuê bao cáp đồng trục HFC sử dụng cho cable TV từ thập niên 1990 Sơ đồ kiến trúc bản của mạng HFC thể ở hình vẽ sau: Hình 1.1: Kiến trúc mạng HFC Mạng cáp quang mở rộng từ headend chủ (master headend) đến headend vùng (regional headend), hubsite của mạng lân cận sau nút chuyển đổi quang điện (fiber optic node) để phục vụ từ 500 thuê bao÷2000 thuê bao ở nơi Master headend thường có antenparabol vệ tinh để thu tín hiệu video khơng gian luồng IP Một số masterheadend bao gồm thiết bị điện thoại để cung cấp dịch vụ viễn thông đến cộng đồng Một regional headend thu tín hiệu video từ master headend thêm vào kênh của phủ, kênh giáo dục, kênh cơng cộng phép, đưa vào chương trình quảng cáo Sơ đồ của hệ thống headend chỉ ở hình vẽ dưới đây: Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống headend Headend nơi thu nhận tín hiệu từ nhiều nguồn khác ( tín hiệu quảng bá, vệ tinh, tín hiệu sản xuất chương trình ) Sau qua bước xử lý như: điều chế, phân kênh, mã hóa , trộn Tín hiệu đưa mạng truyền dẫn phân phối đến thuê bao Fiber optic node có thu phát quang băng rộng có khả chuyển đổi tín hiệu điều chế quang chiều xuống đến từ headend thành tín hiệu điện gởi đến thuê bao, chuyển đổi tín hiệu điện đến từ thuê bao thành tín hiệu quang cho chiều ngược lại Tín hiệu điện chiều xuống gởi đến thuê bao tín hiệu điều chế RF nằm dải tần từ 50 MHz ÷1000 MHz Cáp quang nối optical node đến headend hub theo point-to-point star topology ring topology Fiber optic node có reverse path transmitter để gởi thơng tin từ thuê bao đến headend Ở Mỹ tín hiệu theo chiều ngược lại có điều chế RF nằm dải tần từ 5MHz÷42MHz, ở khu vực khác từ MHz ÷ 65 MHz Phần cáp đồng trục của mạng kết nối từ 25 ÷2000 th bao (thơng thường 500 thuê bao) theo cấu hình dạng nhánh Các khuếch đại RF sử dụng để khuếch đại tín hiệu, bù lại suy hao cáp, suy hao khác có nguyên nhân từ chia cáp rẽ cáp Các cáp đồng trục trung kế kết nối đến optical node có dạng của coaxial backbone để phân phối cáp kết nối nhỏ Các cáp trung kế tải nguồn AC từ 60V đến 90V Nguồn AC cung cấp cho khuếch đại Từ cáp trung kế, cáp phân phối nhỏ kết nối đến cổng của khuếch đại trung kế để tải tín hiệu RF nguồn AC xuống nhánh mạng riêng biệt Cổng của khuếch đại trung kế để tải tín hiệu RF nguồn AC xuống nhánh mạng riêng biệt Khi cần thiết, kéo dài dây với khuếch đại phân phối nhỏ sẽ khuếch đại tín hiệu để giữ cơng suất của tín hiệu TV ở mức mà TV chấp nhận Các dây phân phối mắc vào rẽ nhánh từ điểm rẽ riêng biệt để dẫn đến nhà thuê bao Các rẽ nhánh dẫn tín hiệu RF chặn lại nguồn AC trừ có thiết bị điện thoại cần thiết có nguồn dự phòng an toàn cung cấp từ hệ thống nguồn cáp đồng trục Các kết cuối rẽ nhánh với điểm rẽ nhánh riêng biệt thường sử dụng đầu nối loại F Dây rẽ nối đến nhà thuê bao, cần có nối đất để bảo vệ hệ thống từ điện áp nhiễu Tùy vào thiết kế mạng, tín hiệu qua chia để đến lúc nhiều TV Trường hợp có nhiều TV kết nối, thì chất lượng hình ảnh của tất cả TV nhà xấu Mạng HFC bao gồm mạng (segment) là: mạng truyền dẫn (transport segment), mạng phân phối (Distribution segment) mạng truy nhập ( Acess segment) Hình 1.3: Sơ đồ kiến trúc mạng HFC  Mạng truyền dẫn: Là môi trường truyền dẫn headend đến hộ thuê bao Trong truyền hình cáp hữu tuyến HFC, môi trường truyền dẫn cáp quang, điển hình hay số vòng cáp quang kết nối HE sơ cấp HUB sơ cấp, số trường hợp khác thì vòng thứ cấp lại liên kết HUB sơ cấp với HUB thứ cấp từ node quang FN liên kết với HE theo cấu trúc hình Ngày mạng truyền dẫn HFC trở thành lựa chọn của phần lớn nhà cung cấp dịch vụ qua mạng cáp giới bởi ưu điểm bật của hệ thống Mạng truyền dẫn bao gồm hệ thống cáp quang Hub sơ cấp, nhiệm vụ của truyền dẫn tín hiệu từ headend đến khu vực xa Các Hub sơ cấp có chức thu/phát quang từ/đến node quang chuyển tiếp tín hiệu quang tới Hub khác Hình 1.4: Mạng truyền dẫn HFC Tín hiệu từ trung tâm qua chuyển đổi điện quang thành tín hiệu quang sau truyền dẫn qua cáp sợi quang tới HUB Tại điểm HUB trạm thu phát lại cung cấp tín hiệu cho phạm vi lớn (giữa hai thành phố), chỉ chia quang thơng thường để chia tín hiệu quang tới node quang Tuỳ thuộc vào yêu cầu độ an tồn của hệ thống mà tín hiệu từ trung tâm truyền tải tới HUB thiết kế theo cấu trúc mạng vòng (Ring) hình (Star) Tín hiệu sau node quang chuyển đổi từ quang sang điện sau truyền dẫn cáp đồng trục để truyền dẫn tín hiệu đến hộ thuê bao qua mạng cáp đồng trục nhờ khuếch đại tín hiệu RF, chia cao tần  Mạng phân phối: Mạng phân phối tín hiệu bao gồm hệ thống cáp quang, Hub thứ cấp node quang Tín hiệu quang từ Hub sẽ chuyển thành tín hiệu điện node quang để truyền đến thuê bao Ngược lại trường hợp mạng chiều, tín hiệu từ mạng truy nhập sẽ thu node quang chuyển thành tín hiệu quang để truyền đến Hub headend  Mạng truy nhập: Mạng truy nhập bao gồm hệ thống cáp đồng trục, thiết bị thu phát cao tần có nhiệm vụ truyền tải tín hiệu cao tần RF node quang thiết bị th bao Thơng thường bán kính phục vụ của mạng truy cập tối đa khoảng 300m Mạng truy nhập truyền tín hiệu từ node quang tới thuê bao Thông thường chia thành kiểu: HFC HFPC Mạng truy nhập kiểu HFPC (Hybrid Fiber Pasive Coaxal): Là mạng lai cáp quang cáp đồng trục mà chỉ dùng thiết bị thụ động chia tín hiệu mà khơng có bất kì thiết bị tích cực mạng đồng trục Hình 1.5: Cấu trúc mạng truy nhập HFPC Đặc điểm mạng truy nhập HFPC: + Đáp ứng yêu cầu xây dựng theo mạng chiều hay chiều + Sử dụng node quang có cơng suất lớn + Mạng quang chiếm tỉ trọng lớn toàn mạng tổng thể + Mạng đồng trục chỉ có tuyến trục tuyến cáp thuê bao với thiết bị chia thụ động + Khả phục vụ từ 400-600 thuê bao / node quang Ưu điểm: + Chất lượng tín hiệu tốt khơng sử dụng khuếch đại + Do không sủ dụng khuếch đại cao tần nên việc thi công lắp đặt, vận hành dễ dàng + Các thiết bị thụ động có khả truyền tín hiệu chiều nên độ ổn định mạng cao triển khai mạng chiều + Số lượng thuê bao / node quang nhỏ nên khả cung cấp tốt dịch vụ chiều với tốc độ cao + Giảm chi phí cấp nguồn công tơ điện, bảo dưỡng, thay thiết bị tích cực Nhược điểm: + Khả bao phủ của node quang nhỏ không sử dụng khuếch đại + Yêu cầu node quang sử dụng phải có công suất lớn, chất lượng cao, ổn định Mạng truy nhập kiểu HFC (Hybrid Fiber Coaxial) Là mạng lai cáp quang cáp đồng trục có sử dụng thiết bị tích cực ( khuếch đại cao tần ) mạng đồng trục Cấu trúc của trình bày ở hình vẽ dưới đây: Hình 1.6: Cấu trúc mạng truy nhập HFC Hoạt động mạng: Tín hiệu Video tương tự số từ nguồn khác như: Các phát đáp vệ tinh, nguồn quảng bá mặt đất, Video sever đưa tới headend trung tâm Tại tín hiệu ghép kênh truyền qua Ring sợi đơn mode (SMF) Tín hiệu truyền từ headend trung tâm tới thơng thường Hub sơ cấp Mỗi Hub sơ cấp cung cấp tín hiệu cho khoảng 150.000 thuê bao Có khoảng hub thứ cấp headend nội hạt, hub sơ cấp chỉ cung cấp cho khoảng 25000 thuê bao Hub thứ cấp sử dụng để phân phối phụ thêm tín hiệu video tương tự số ghép kênh với mục đích giảm việc phát kênh video headend sơ cấp thứ cấp khác Các kênh số tương tự của headend trung tâm chia sẻ sử dụng mạng backbone Đặc điểm mạng truy nhập HFC: + Đáp ứng yêu cầu xây dựng theo mạng chiều hay chiều + Mạng đồng trục chiếm tỉ trọng lớn toàn mạng tổng thể + Mạng đồng trục chia thành cấp: - Cấp trục chính: bao gồm cáp đồng trục 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 + Khả phục vụ từ 1500-2000 thuê bao / node quang Ưu điểm: + Phạm vi bao phủ của node quang lớn nhờ kéo dài mạng đồng trục bởi 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 điểm cấp nguồn điện thì tồn tuyến phía sau tín hiệu + Cơ chế thi công, vận hành, bảo dưỡng phức tạp So sánh HFPC và HFC: Mạng HFPC cần nhiều node quang HFC Vì vậy điều kiện mạng quang có sẵn thì nên chọn xây dựng mạng HFPC Còn điều kiện mạng quang hạn hẹp thì nên chọn mạng HFC Đối với Việt Nam nên chọn HFC HFPC có độ ổn định cao triển khai mạng chiều 1.2 Truyền dẫn mạng HFC 1.2.1 Thiết bị truyền dẫn mạng HFC 1.2.1.1 Bộ khuếch đại hai chiều Trong phần mạng cáp đồng trục, khuếch đại hai chiều sử dụng bao gồm hai loại: - Bộ khuếch đại phân phối ( khuếch đại tín hiệu RF đặt vào đầu cáp khác nhau) - Bộ khuếch đại đường dây mở rộng Line Extender Amplifier hệ thống HFC đại thường có từ đến khuếch đại cho tầng khuếch đại RF sau node - Đa số khuếch tự điều chỉnh để bù đắp thay đổi khác theo nhiệt độ suy hao đáp ứng tần số Hình 1.7: Bộ khuếch đại chiều 1.2.1.2 Cáp quang và cáp đồng trục mạng Hình 1.8: Kiến trúc mạng truyền hình cáp truyền dẫn cáp quang và cáp đồng trục Cáp quang: Mỗi cáp quang có chứa từ 12 đến 14 sợi quang tùy theo kích cỡ loại cáp Loại sợi cáp sử dụng ở thường sợi đơn mode-SM có suy hao khoảng 0,4 Hình 2.3: Mơ hình TUNER-CABLE MODEM 2.3.1.2 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 Các Demodulator có chức QAM (Quadrature Amplitude Modulation) sẽ thu tín hiệu gồm thơng tin mã hố gồm cả bước sóng pha chuyển chúng sang dạng tín hiệu đơn giản xử lý bởi 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) sẽ liên tục kiểm tra thông tin nhận so sánh với liệu chuẩn vậy 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 của thành phần sau:  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,sẽ lập tức khắc phục  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 của tín hiệu đầu vào Sự mã hóa liệu cách thay đổi cả biên độ pha của 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, nguyên lý trực giao trình bày hình sau: Hình 2.4: Mô hình điều chế QAM  Bộ chuyển đổi D/A ( Digital to Analog Convenrter) Chuyển đổi số sang tương tự tiến trình lấy giá trị biểu diễn dưới 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… Sơ đồ khối của chuyển đổi D/A: Hình 2.5: Sơ đồ khối bộ chuyển đổi D/A 2.3.1.3 Media Access Control (MAC) MAC-nghĩa “điều khiển truy nhập môi trường” tầng giao thức truyền liệu, phần của tầng liên kết liệu mơ hình OSI Nó cung cấp chế đánh địa chỉ điều khiển truy nhập kênh, chế cho phép trạm cuối nút mạng liên lạc với mạng MAC thường dùng từ đồng nghĩa với giao thức đa truy nhập (multiple access protocol) , tầng MAC cung cấp Việc cho phép nhiều trạm kết nối tới môi trường vật lý dùng chung mơi trường Đối với Cable Modem, MAC thành phần phân chia Upstream Downstream thực chất giao diện phần cứng phần mềm của giao thức mạng khác Mọi thiết bị mạng PC có MAC Tuy nhiên, đối với Cable Modem, MAC phức tạp nhiều so với Card mạng (NIC) thông thường chức của MAC sẽ CPU quy định Như vậy, MAC hiểu mơi trường sử dụng để đánh địa chỉ vật lý cho thiết bị mạng, giúp thiết bị vận hành sử dụng môi trường mạng 2.3.1.4 Microcessor Microcessor vi xử lý kết hợp chức của xử lý trung tâm (CPU) mạch tích hợp , vài mạch tích hợp Nó thiết bị đa lập trình theo ý muốn, xử lý theo nhớ cài đặt sẵn Đối với Cable Modem, nhiệm vụ của xử lý phụ thuộc vào việc Cable Modem thiết kế với mục đích sử dụng cho máy tính lớn hay chỉ cho mục đích kết nối Internet ở máy thơng thường.Trường hợp tích hợp PC, xử lý lắp sẽ có tất cả tính của MAC 2.4 Mô hình kiến trúc phân lớp cable modem IEEE 802.14 xác định mô hình tham chiếu cho cable modem điều khiển headend Kiến trúc tham chiếu khối có nhiều tầng cần để xác định kiến trúc phân lớp Mô hình tham chiếu bảng kiến trúc chi tiết dựa để xây dựng thiết bị Hình 2.6: Mô hình kiến trúc phân lớp Cable Modem Mô hình kiến trúc phân lớp cable modem/ headend cho hình 3.1 gồm có: + Kênh (channel) + Lớp vật lý (physical (PHY) layer) + Lớp MAC (MAC layer) Uỷ ban IEEE 802.14 phát triển ba tài liệu tiêu chuẩn Các tài liệu dùng để chuẩn hoá lớp vật lý Ba tài liệu là: + Mơ hình kênh cho chiều lên + Mô hình kênh cho chiều xuống + Sự hội tụ đặc tính kỹ thuật 2.5 Phổ cable modem Phổ tần số của chiều lên chiều xuống có vị trí khác Băng thơng 400 MHZ từ 50 MHZ đến 450 MHZ dùng truyền tín hiệu TV kênh chiều xuống, bao gồm NTSC tương tự, âm điều chế FM Băng thông 40 MHZ từ MHZ đến 45 MHZ dùng cho kênh số chiều lên Mỗi kênh có độ rộng từ MHZ đến MHZ, có khả tải băng thông số tầm từ 1.6 Mbps đến 10 Mbps sử dụng kỹ thuật điều chế QPSK Các kênh RF chiều lên thiết kế để truyền thông tin điều khiển liệu đến headend Một số lượng lớn kênh chiều xuống nằm băng tần 300 MHZ 450 MHZ 750 MHZ Các kênh RF dùng để phát quảng bá liệu tin tức từ headend đến tất cả trạm thu Hình 2.7: Phổ RF Cable Modem 2.6 Ánh xạ cable modem Truyền thông headend cable modem đạt tốt mơ tả hình 3.3 Một thu cable modem (xem trạm) kết nối đến tất cả kênh MHZ chiều xuống (từ kênh đến kênh m) của phổ Cable modem phải có khả điều chỉnh bắt bất kì băng tần băng tần MHZ để nhận liệu từ headend Tại kết cuối đầu phát, cable modem phải có khả phát bất kì kênh chiều lên từ đến n kênh chiều lên mô tả hình 2.8: Hình 2.8: Ánh xạ phổ Headend/station Đối thoại cable modem headend khởi tạo modem lắp đặt vào Nó tự động bắt đầu lắng nghe kênh chiều xuống, tìm kiếm ghi nhận thiết bị của Mạng đáp ứng lại bởi việc chỉ định kênh chiều lên thích hợp mà truyền liệu của Tuỳ thuộc vào cấu hình của headend mà kênh chiều xuống thông thường liên kết với kênh chiều lên Đối thoại headend station lớp quản trị MAC chịu trách nhiệm Khả station dò cấu hình cổng vật lý của hệ thống tham chiếu frequency-agile cable modem 2.7 Các thành phần hệ thống cable modem Hình 2.9: Các Các thành phần hệ thống Cable Modem Một hệ thống CM bao gồm thành phần sau: - Bộ khuếch đại chiều - Cáp quang cáp đồng trục mạng - Cầu rẽ (Táp) - Node quang - Thiết bị kết cuối truyền hình-STB - Modem cáp(Cable Modem) - Hệ thống kết cuối modem cáp CMTS - Server mạng modem cáp - Hệ thống IP phone - Hệ thống quản lý thuê bao tính cước dịch vụ 2.7.1 Cáp quang và cáp đồng trục mạng Cáp quang dài, mỏng thành phần thủy tinh suốt có đường kính của sợi tóc Chúng xếp bó gọi cáp quang sử dụng để truyền tín hiệu khoảng cách xa Khơng giống cáp đồng truyền tín hiệu điện, cáp quang bị nhiễu, tốc độ cao (đây tốc độ truyền liệu, phân biệt với tốc độ tín hiệu) truyền xa Mỗi cáp quang có chứa từ 12 đến 14 sợi quang tùy theo kích cỡ loại cáp Loại sợi quang sử dụng ở thường sợi đơn mode SM có suy hao khoảng 0,4dB/km ở bước sóng hoạt động l=1310nm suy hao 0,25dB/km ở l=1550nm(mức suy hao ổn định dải nhiệt độ thường độc lập với dải tần số 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 nhất( từ 0,78 đến 1,09 cm) chất lượng tốt nhất, mức suy hao 45dB/km ở 750MHz 9dB/km ở 40MHz + Đoạn cuối gần sát nhà thuê bao dài khoảng 25cm- 50cm, đường kính nhỏ, suy hao khoảng 114 dB/km ở 750MHz 24dB/km ở 40MHz(mức suy hao phụ thuộc vào nhiệt độ chiều dài của cáp) 2.7.2 Cầu rẽ (Tap) Mỗi cầu rẽ có phần tử chức là: Khối ghép định hướng chia cơng suất.Trong đó,bộ chia cơng suất chia tín hiệu tùy theo số lượng cổng của cầu rẽ (có thể 2,4,8…) khối ghép định hướng có nhiệm vụ đổi hướng số tín hiệu đầu vào xác định Mỗi cầu rẽ đặc trưng bởi giá trị rẽ.Giá trị rẽ tỉ số tín hiệu đầu rẽ của Tap với tín hiệu đầu vào.Thường thì giá trị vào khoảng 429dB(3dB/1nấc) Có tham số suy hao quan trọng Tap là: + Suy hao xen: công suất tổn hao cổng vào cổng Suy hao thường không phụ thuộc vào nhiệt độ tần số + Suy hao cách ly: suy hao cổng vào cổng rẽ (cổng khác) Độ lớn của suy hao có ý nghĩa quan trọng đối với hệ thống CATV hai chiều để ngăn tín hiệu đường lên của thuê bao lọt vào tín hiệu đường xuống của thuê bao khác.Thường thì thuê bao khoảng 20 dB dải tần lên xuống + Suy hao rẽ: thường không phụ thuộc vào nhiệt độ tần số, biểu cho thất cơng suất suy hao nội tại( từ 1-2 dB) 2.7.3 Node quang Là phần tử nằm đường ranh giới vùng cáp đồng trục cáp quang, có nhiệm vụ bản chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện cho đường xuống (ngược lại cho đường lên), sau khuếch đại phân phối mạng cáp đồng trục với đầu ở node 2.7.4 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 vì kênh phát quảng bá vơ tuyến mặt đất trước Thơng qua nó, nhà điều hành cáp cung cấp dịch vụ xem phim số dịch vụ đặc biệt khác theo hình thứ toán IPPV sử dụng điện thoại làm đường lên cho hoạt động tương tác.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 ,các STB cải tiến triển khai bởi 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 ngồi IP voice, IP video phone + Truyền tải, xử lý, giải mã tín hiệu truyền hình có độ phân giải cao HDTV 2.7.5 Modem cáp – CM 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 : Kết nối máy tính thơng qua kết nối Ethernet( có nhiều máy tính kết nối vào mạng Ethernet, lúc modem cáp có chức của 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 chỉ dùng cho máy tính để bàn sẽ phải có thiết kế khác cho dạng máy tính MAC máy tính xách tay + Loại thứ ba của modem cáp dạng tích hợp bên STB cải tiến tương tác 2.7.6 Hệ thống kết cuối modem cáp – CMTS Hệ thống nằm Headend, thuộc phía bên của mạng so với modem cáp.Là thiết bị kết cuối cho đường lên từ phía thuê bao đến đích Headend của 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 2.7.7 Một số server mạng modem cáp Máy chủ DHCP xác định bởi RFC 2181.Server cung cấp địa chỉ IP theo nhu cầu cho modem cáp thiết bị PC theo sau Máy chủ ToD xác định bởi RFC 868, có nhiệm vụ gán tem thời gian cho các kiện điều hành hệ thống Máy chủ TFTP xác định bởi RFC 1350 để đăng ký tải file cấu hình modem cáp cho dịch vụ thuê bao riêng lẻ 2.7.8 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 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 thiết bị mới Nó khơng 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 chỉ IP riêng của Để kết nối POTS phone đến modem cáp/ STB số thì phải có modun giao diện mới phát triển gắn vào modem cáp/ STB số để cung cấp chức 2.7.9 Hệ thống thiết bị quản lý thuê bao và 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 quả sử dụng thuật toán mã khóa tín hiệu (chỉ th bao phép của nhà cung cấp dịch vụ mới có khả giải mã tín hiệu để xem) Hệ thống thiết bị quản lý truy nhập của 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 của xáo trộn tín hiệu xếp tín hiệu video theo quy tắc đặc biệt, chỉ có thuê bao cung cấp quy tắc xếp lại thì mới có khả giải trộn tín hiệu để xem Việc trộn tín hiệu thực nơi cung cấp dịch vụ Tín hiệu truyền hình trộn sẽ truyền đến thuê bao thu bởi thu STB của thuê bao cài bản mạch cắm vào thu (bản mạch gọi bản mạch thơng minh) 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 chỉ đánh địa chỉ: - 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 của thuê bao - Trong hệ thống đánh địa chỉ, thuê bao cung cấp địa chỉ hệ thống mạng, tín hiệu quản lý thuê bao, quản lý dịch vụ thơng tin tính phí dịch vụ truy nhập xác đến th bao Ngoài ra, việc đánh địa chỉ cho thuê bao cho phép nhà cung cấp dịch vụ quản lý mạng theo khu vực địa lý, ích lợi cho việc thống kê phát triển mạng, chiến lược tiếp thị quảng cáo chương trình với khách hàng Hệ thống quản lý theo địa chỉ cho phép nhà cung cấp dịch vụ cung cấp dịch vụ truyền số liệu chiều, dịch vụ truyền hình trả tiền Pay-per-View dịch vụ tương tác truyền hình theo yêu cầu VoD 2.8 Các chuẩn sử dụng công nghệ Cable Modem(CM) Hình 2.10: Ba hệ thống chuẩn Cable Modem điển hình Các modem cáp hệ sử dụng nhiều giao thức độc quyền khác nên nhà vận hành mạng CATV sử dụng modem cáp của nhiều hãng khác hệ thống Đến năm 1997, có tiêu chuẩn trội IEEE 802.14, DAVIC/DVB đại diện cho Châu Âu MCSN đại diện cho Bắc Mỹ với giao thức DOCSIS Cho đến nay, chuẩn nói có cải tiến lớn song chưa có chuẩn thống lĩnh thị trường Modem cáp + DOCSIS gồm có chuẩn 1.0, DOCSIS 1.1 DOCSIS 2.0 DOCSIS phát triển bởi Cablelabs chuẩn hóa bởi ITU + DAVIC chuẩn Modem cáp của Châu Âu xây dựng chuẩn mở DAVIC/DVB đưa bởi ủy ban tiêu chuẩn Châu Âu DAVIC có chuẩn 1.0(12/1995), 1.1(9/1996), 1.2(12/1996) Mục đích chủ yếu của phiên bản hỗ trợ cho ứng dụng âm hình ảnh dịch vụ số liệu Trong phiên bản sau (DAVIC 1.3;1.4;1.5) chủ yếu dùng hỗ trợ dịch vụ quảng bá số tăng cường , tương tác dịch vụ truyền thông khác + IEEE 802.14 đưa chuẩn cho lớp vật lý phân lớp MAC cho mạng HFC song hướng Phạm vi sử dụng của IEEE 802.14 truyền dẫn tín hiệu qua đường cáp TV, nâng cao tốc độ truy cập Internet gia đình Bảng 2.1: Đặc tính các ch̉n sử dụng cơng nghệ Cable Modem Đặc điểm DOCSIS 1.x Euro-DOCSIS DVB-RC Tốc độ đường xuống 64-QAM:27Mbps 64-QAM:38Mbps 64-QAM:38Mbps 256-QAM:42Mbps 256-QAM:52Mbps 256-QAM:52Mbps Kênh MHz Kênh MHz Kênh MHz 320, 640, 1.280, 2.560, 5.120 1.554Mbps;3.088Mbp s (Mbps) 320, 640, 1.280, 2.560, 5.120 (Mbps) QPSK QPSK 5-65Mhz Và 640, 1.280, 2.560, 5.120,10.24 (Mbps) Và 640, 1.280, 2.560, 5.120,10.24 (Mbps) 16-QAM 16-QAM 5-42Mhz 5-65Mhz Tốc độ đường lên Các dịch vụ Truy nhập Internet, STB tương tác, VoIP Truy nhập Internet, STB tương tác, VoIP Differential QPSK Truy nhập Internet, STB tương tác TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Duy Khánh, “Mạng truy nhập”, giảng cho hệ ĐHTX, Học viện CNBCVT, 2007 Dương Thanh Tú , “Bài giảng: Mạng công nghệ truy nhập”, tháng năm 2010 Cablemodem.com Internet Phạm Thị Thuỷ, “ Đề tài: Modem Cable mạng băng thông rộng”, năm 2003 Albert Azzam, “High speed cable modems, T8/2000 Cable television technology & operation Vũ Đức Lý, “Cơ sở kỹ thuật truyền hình” ... truy cập Internet thông qua Cable Modem Internet truyền hình chung đường dây cáp Hình 2.1: Mô hình Cable Modem 2.2 Lịch sử va mục đích đời công nghệ Cable Modem Cable Modem thành phố lớn... QPSK: bits/symbol x 1,28 Msymbols/second = 2 ,56 Mbps 1.4 Khả băng thông Phổ kênh chiều xuống 55 0 MHz÷ 750 MHz Phổ kênh chiều lên MHz÷42 MHz Phổ 55 0 MHz÷ 750 MHz cho 33 kênh MHz Phổ MHz÷42 MHz cho... QAM: 33 kênh FDM x 40,96 Mbps/kênh = 1 351 Mbps Chiều lên:  QPSK: 20 kênh FDM x 2 ,56 Mbps/kênh = 51 Mbps 1 .5 Post HFC Cấu hình POST HFC chỉ hình 1. 15 Một chuyển mạch DLC(Digitar Loop Carrier: