Đo kiểm đánh giá can nhiễu mạng truyền hình cáp luận văn ths công nghệ điện tử viễn thông 60 52 70

1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ HỒNG MẠNH HÙNG ĐO KIỂM ĐÁNH GIÁ CAN NHIỄU MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP Ngành: Cơng nghệ Điện Tử Viễn Thông Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52 70 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠNG NGHỆ ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG Hà Nội - 2012 Hồng Mạnh Hùng - K16Đ2 Khoa Điện tử Viễn thông Mục Lục CHÚ THÍCH THUẬT NGỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU 1.1 Sơ lược lịch sử phát triển truyền hình cáp 1.1.1Sơ lược tình hình phát triển 1.1.2 Truyền hình cáp Việt Nam 1.1.3Truyền hình cáp địa bàn m 1.2 Hệ thống truyền hình cáp, nguyên lý, sơ đồ khối mạng 1.2.1Tổng quan mạng truyền hình 1.2.2Các hệ thống truyền hình cáp 1.2.3Đặc điểm tín hiệu truyền tron 1.2.4 Nguyên lý hệ thống truyền hình cáp CATV – HFC: CHƢƠNG - HIỆN TRẠNG TRIỂN KHAI MẠNG VÀ CÁC BỘ KHUẾCH ĐẠI 2.1 Truyền hình cáp EG 2.1.1Hiện trạng triển khai 2.1.2Bộ khuếch đại 2.1.3Nhận xét 2.2 Truyền hình cáp ALPHA 2.2.1 Hiện trạng triển khai 2.2.2Bộ khuếch đại 2.2.3Nhận xét 2.3 Truyền hình cáp Minh Trí 2.3.1Hiện trạng triển khai 2.3.2Bộ khuếch đại 2.3.3Nhận xét 2.4 Truyền hình cáp Thái Bình 2.4.1Hiện trạng triển khai 2.4.2Bộ khuếch đại 2.4.3Nhận xét 2.5 Truyền hình cáp Nam Định 2.5.1Hiện trạng triển khai 2.5.2Bộ khuếch đại 2.5.3Nhận xét 2.6 Truyền hình cáp Hải Phịng 2.6.1Hiện trạng triển khai 2.6.2Bộ khuếch đại 2.6.3Nhận xét 2.7Một số mạng khác địa bàn CHƢƠNG - PHƢƠNG PHÁP ĐO XÁC ĐỊNH CAN NHIỄU TỪ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP 3.1Một số can nhiễu điển hình 3.1.1 Can nhiễu truyền hình cáp EG – Hải phòng gây cho mạng dùng riêng Công ty Việt Phương 3.1.2 Can nhiễu Truyền hình cáp CDMA450 EVN Telecom Hải Phòng: 3.2 Kinh nghiệm, phương pháp đo CHƢƠNG - ĐO KIỂM PHÁT XẠ RỊ RỈ TỪ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG GÂY CAN NHIỄU 4.1 Đo kiểm phát xạ rò rỉ theo chuẩn số loại khuếch đại tín 4.1.1 Các thiết bị đo sử dụng sơ đồ 4.1.2 Các bước tiến hành đo 4.1.3 Kết đo khảo sát (đã quy ch 4.2 Đánh giá chất lượng khuếch đại sử dụng can nhiễu chúng mạng thông tin vô tuyến cấp phép 4.2.1 Đánh giá chất lượng khu 4.2.2 Khả gây can nhiễu 4.3 Nguyên nhân rò rỉ tín hiệu khuếch đại truyền hình cá 4.3.1 Do phát xạ mạch in khuếch 4.3.2 Nguyên nhân phối hợp trở k 4.3.3 Do đầu connector bị hở 4.3.4 Nguyên nhân tiếp đất thiết b 4.3.5 Các nguyên nhân khác 4.4 Biện pháp khắc phục 4.5 Đánh giá vùng, kênh tần số có khả bị can nhiễu cần đo kiể 4.5.1 Nghiệp vụ lưu động hàng khôn 4.5.2 Nghiệp vụ lưu động mặt đất thoại tương tự F3E 4.5.3 Nghiệp vụ lưu động mặt đất CDMA450 MHz 4.6 Khuyến cáo việc sử dụng, triển khai lắp đặt phần tử m truyền hình cáp 4.6.1 Các quy định quản lý sử d 4.6.2 Một số khuyến cáo việc sử dụn trục- mạng truyền hình cáp KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO 32APSK ACM AF Bandwidth AGC AMP A-TDMA ATT BB BS BW CAS CATV CATV-HFC CDMA CISPR CMTS CNR COFDM CRC-8 CSO CTB D/A DIB DIB DOCSIS DPX DTH DVB-C DVB-S ECC EMC EQ ETSI EUT FET GaAs ICAO IPTV IPv6 ITU ITU–T LNB LPF MATV MESFET MHP MOS MPEG MPEG - AVC MPEG – TS MS NF NTSC PAL PL QAM QP QPSK S/N S-CDMA SECAM TCN TDMA TS VCM VSWR XMOD MỞ ĐẦU Thời gian gần đây, số vụ can nhiễu mạng đài cấp phép có xu hướng gia tăng ảnh hưởng nghiêm trọng đến an tồn thơng tin Việc can nhiễu với tần suất lớn gây khó khăn cho hoạt động mạng đài tổn thất lớn mặt thời gian công sức xử lý nhiễu cho quan quản lý Có nhiều vụ can nhiễu mà nguồn can nhiễu xác định khuếch đại lặp mạng truyền hình cáp khơng đảm bảo tương thích điện từ trường gây Các vụ can nhiễu xảy diện rộng, nhiều thời gian công sức để xử lý Để chủ động việc xử lý can nhiễu cần có nghiên cứu, đánh giá cụ thể khả gây can nhiễu khuếch đại tín hiệu mạng đài Vơ Tuyến Điện Qua đưa phương pháp xác định, giải khắc phục triệt để can nhiễu Xuất phát từ mục đích trên, từ thực tế cơng tác Trung Tâm Đo Lường – Cục Viễn Thông, với hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Kim Giao, em tìm hiểu nghiên cứu hồn thành đề tài “Đo kiểm đánh giá can nhiễu mạng truyền hình cáp” CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP 1.1 Sơ lƣợc lịch sử phát triển truyền hình cáp 1.1.1 Sơ lƣợc tình hình phát triển truyền hình cáp ThuâṭngữCATV (Cable Television) xuất hiêṇ vào năm 1948 Mỹ người ta thưcc̣ hiêṇ thành công c̣thống truyền hinh ̀ cáp hữu tuyến Pennsylvania khu vực miền núi nước Mỹ, nơi sóng vô tuyến mặt đất bao phủ tới Để cung cấp tín hiệu cho khu vực thung lũng ông John Walson nghĩ giải pháp đặt antenna đỉnh núi cao, sau tín hiệu đưa đến lưu trữ truyền đến hộ gia đình thơng qua hệ thống khuếch đại cáp đồng trục CATV lúc đầu hiểu truyền hình hữu tuyến (Cable Television) Mơṭnăm sau community Antenna Television ) cung cấp dicḥ vu c̣thuê bao bằng đương truyền vô tuyến đa đươcc̣ tri ển khai Tư đo, ̃ thống truyền hinh cap vô tuyến va hưu tuyến ̀ nhiều nhà cung cấp áp dụng mơ hình John Walson để xây dựng mạng truyền hình cáp cung cấp tín hiệu truyền hình đến hộ gia đình Năm 1952 có 70 hệ thống cung cấp dịch vụ truyền hình cáp với 14000 thuê bao.Với trợ giúp Milton Shapp truyền hình cáp phát triển với tốc độ nhanh chóng khắp nước Mỹ Cuối năm 1960 truyền hình cáp bắt đầu thể nhiều ưu việt so với truyền hình vơ tuyến chất lượng tín hiệu khả phủ sóng, trở thành ngành công nghiệp thương mại Năm 1964 nước Mỹ có 800 hệ thống cấp tín hiệu truyền hình cáp với 850.000 thuê bao Mục tiêu ban đầu truyền hình cáp cung cấp chương trinh ̀ quảng bátới khu vưcc̣ điều kiêṇ khókhăn vềđiạ hinh̀ khơng thểthu đươcc̣ bằn g anten thơng thường , gọi vùng lõm sóng Song có nhiều ưu việt, giải vấn đềmâu thuâñ viêcc̣ gia tăng kênh phát sóng với tinh ̀ trangc̣ caṇ kiêṭtần sốvàvấn đềcan nhiêũ, CATV phát triển khơng chỉở vùng lõm mà cịn mở rộng vùng thu sóng tốt, dân cư đơng đúc Truyền hình cáp CATV ngày trở lên quen thuộc với nhiều quốc gia giới, phát triển song hành với hệ thống truyền hình vệ tinh DTH Có nhiều quốc gia phát triển cáp số thay cho cáp tương tự, thực mạng cáp quang đến tận thuê bao nhằm nâng cao chất lượng đường truyền tăng dung lượng truyền dẫn Hiện nay, ngồi dịch vụ truyền hình, để tận dụng đường truyền, nhà khai thác mạng thực cung cấp nhiều dịch vụ khác: Internet, toán chuyển tiền, truyền liệu, thoại VoiP,…trên mạng cáp Đây hướng phát triển phù hợp với xu phát triển xa lộ thông tin, đáp ứng yêu cầu người sử dụng 1.1.2 Truyền hình cáp Việt Nam Truyền hình trả phí Pay TV bắt đầu Việt Nam từ năm 1993 Khởi đầu TPHCM Cơng ty Truyền hình cáp Saigontourist (SCTV – liên doanh Đài Truyền hình Việt Nam Tổng cơng ty Du lịch Sài Gòn) Phát triển mạng thuê bao nhanh Trung tâm truyền hình cáp Đài truyền hình TPHCM (HTVC), vịng năm hình thành số lượng khách hàng có 400.000 thuê bao HTVC cung cấp khoảng 60 kênh mạng cáp triển khai chương trình HD chất lượng cao HTVC có nhà đầu tư khai thác cung cấp dịch vụ địa bàn TPHCM Ngoài ra, HTVC mở rộng cáp đến tỉnh thành phố lân cận Ngày 20/09/1995, Trung tâm kỹ thuật truyền hình cáp MMDS Đài THVN thành lập Năm 2000, Đài THVN thành lập Hãng Truyền hình cáp VN sở Trung tâm truyền hình cáp MMDS Năm 2001, Hãng Truyền hình cáp VN hợp tác với địa phương xây dựng Trung tâm Truyền hình cáp Hải Phòng, Hải Dương, thành lập chi nhánh TP Hồ Chí Minh sau nhiều tỉnh thành khác nước Ngày 24/09/2002, Đài THVN ký thoả thuận hợp tác với Tổng công ty điện lực Việt Nam xây dựng hệ thống cáp quang toàn quốc Tại khu vực Hà Nội, truyền hình cáp hữu tuyến tăng dần số kênh, chất lượng tín hiệu ngày cải thiện Năm 2003, Trung tâm dịch vụ kỹ thuật truyền hình cáp VN thành lập sở Hãng Truyền hình cáp VN, với nhiệm vụ tập trung vào dịch vụ kỹ thuật, phát triển mạng cáp thuê bao, cung cấp dịch vụ truy cập internet với dịch vụ gia tăng khác Việc sử dụng hệ thống cáp quang phát huy tác dụng tốt, tạo tiền đề cho việc mở rộng mối quan hệ hợp tác triển khai hệ thống truyền hình cáp quy mơ lớn tồn quốc VCTV trở thành thương hiệu hàng đầu lĩnh vực truyền hình trả tiền Việt Nam, tiếp tục mở rộng thêm chi nhánh Hà Nội số tỉnh, thành phố khác toàn quốc triển khai dự án với gói sản phẩm cơng nghệ cao như: IPTV, Mobile TV, HDTV Công ty Dịch vụ Truyền – Truyền hình Hà Nội (BTS) thương hiệu chiếm thị phần lớn khách hàng truyền hình cáp BTS triển khai cung cấp truyền hình cáp năm 2003 chủ yếu tập trung Hà Nội Hiện BTS có khoảng 120.000 khách thuê bao Việc phát triển khách thuê bao BTS từ giai đoạn 2003-2005 bắt đầu tăng nhanh năm gần lại chậm lại, phần lớn 10 16-, 64-, 256-QAM Signal BW = MHz kH z 19.3 PK QP AV RMS 33.6 30.5 c) Tính tốn tỷ số bảo vệ Theo khuyến nghị ICAO, hai ngưỡng an toàn phải áp dụng: Thứ nhiễu đa đường ( khuyến cáo dB), thứ hai ngưỡng an tồn hàng khơng liên quan đến an tồn tính mạng người tối thiểu dB Do ngưỡng an toàn dB áp dụng cho nghiệp vụ hàng không tiếp cận hạ cánh Bảng tỷ số bảo vệ sử dụng việc tính toán ảnh hưởng can nhiễu từ CATV đến nghiệp vụ lưu động hàng không Giá trị cường độ trường nhiễu tổng hợp cực đại biểu diễn giá trị quasipeak băng thông 120 KHz Các máy thu máy bay Băng tần sử dụng (MHz) ILS LOC 108.1111.95 MHz VOR 108117.975 MHz VHF CO M 8.3 kHz 117.975137 MHz VHF CO M 25 kHz 117.975137 MHz UHF CO M 25 kHz 230 - 380 MHz ILS GP 328.6335.4 MHz Trong tín hiệu mong muốn đo với tách sóng RMS (120 KHz) tín hiệu khơng mong muốn đo với tách sóng QP (120 KHz) Giá trị cho COM cân nhắc đến giá trị tỷ số D/U với mức cường độ trường mong muốn khơng tuyến tính cần có hệ số điều chỉnh sau: dB cho máy thu VHF có khoảng cách kênh 8.33 KHz, dB cho máy thu VHF có khoảng cách kênh 25 KHz dB cho máy thu UHF có khoảng cách kênh 25 KHz Trong cột “ Cường độ trường can nhiễu tổng hợp cực đại cho phép” giá trị ngoặc tính tốn bao gồm ngưỡng an tồn dB d) Kết đánh giá can nhiễu Kết tính tốn nhiễu tổng hợp mạng truyền hình cáp thành phố lớn xạ lên không gian với mặc định xạ rò rỉ CATV mặt đất có phân bố logarit thơng thường có giá trị trung bình µ = 23 dBpW giá trị độ lệch chuẩn δ = 10 dB thay đổi từ 24 – 34 dBµV/m tùy thuộc vào độ cao máy bay báo cáo ECC cụ thể sau: 93 Eeff/dBµV/m 50 Effective Field Strength over Berlin City for Two Leak Distributions, Minimum Interfering Field Strength for Two Signal Types, Measured with QP/120 kHz Detector Safety Margin of dB Included for VOR, ILS LOC and ILS GP 40 ILS GP, 64QAM, QP/120 kHz ILS GP, Pal image carrier, QP/120 kHz Eeff for µ=23 dBpW/sigma= 10 dB 30 Pal image carrier and 64QAM, VOR, Pal image carrier, QP/120 kHz QP/120 kHz 20 VOR, 64QAM, QP/120 kHz ILS LOC, 64QAM, QP/120 kHz Eeff for uniform 20 dBpW Pal image carrier and 64QAm QP/120 kHz VHF 8,33, 64QAM, QP/120 kHz VHF COM 8,33 and 25kHz, Pal image carrier, QP/120 kHz -10 h/km 10 11 12 h (km) 0,3 0,6 1,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 Giá trị cường độ trường hiệu dụng đo thành phố Berlin, QP/120 kHz, cho tín hiêuh hình PAL 64QAM 94 So sánh kết với giá trị cường độ trường nhiễu tổng hợp cực đại cho phép tương ứng với ứng dụng hàng khơng VOR, ILS có phân tích can nhiễu sau: - ILS LOC: Có can nhiễu tín hiệu analog PAL 28 dB (tại độ cao 300 m) đến 18 dB (tại độ cao 12 km) Đối với tín hiệu 64 QAM, mức tín hiệu digital TV nhỏ analog TV 26 dB, tương thích dB 300 m đến 19 dB 12 km - VOR: Có can nhiễu tín hiệu analog PAL 11 dB (tại độ cao 300 m) đến dB (tại độ cao 12 km) Đối với tín hiệu 64 QAM, mức tín hiệu digital TV nhỏ analog TV 26 dB, tương thích 13 dB 300 m đến 23 dB 12 km - VHF COM: Có can nhiễu tín hiệu analog PAL 44 dB (tại độ cao 300 m) đến 34 dB (tại độ cao 12 km) Đối với tín hiệu 64 QAM, mức tín hiệu digital TV nhỏ analog TV 26 dB, có can nhiễu dB (300m) đến dB(600m) có tương thích dB 600 m đến dB 12 km VHF COM 8.33 KHz; có tương thích dB (300m) đến 10 dB (12km) VHF COM 25KHz - UHF COM: Có can nhiễu tín hiệu analog PAL 21 dB (tại độ cao 300 m) đến 11 dB (tại độ cao 12 km) Đối với tín hiệu 64 QAM, mức tín hiệu digital TV nhỏ analog TV 26 dB, có tương thích 20 dB 300 m đến 30 dB 12 km - ILS GP: Tín hiệu analog PAL tương thích dB (tại độ cao 300 m) đến 12 dB (tại độ cao 12 km) Đối với tín hiệu 64 QAM, mức tín hiệu digital TV nhỏ analog TV 26 dB, tương thích 30 dB 300 m đến 40 dB 12 km e) Kết luận Các mạng truyền hình cáp tương tự tồn thành phố lớn không tương thích với ILS LOC, VOR, UHF COM VHF COM lại tương thích với ILS GP Các mạng truyền hình cáp số có thành phố lớn tương thích với ILS LOC, VOR, UHF COM ILS GP Riêng VHF COM kết tùy thuộc vào kiểu điều chế độ cao máy bay Do cần thực đo kiểm EMC truyền hình cáp dải tần ứng dụng nghiệp vụ lưu động hàng không kết bên 95 4.5.2 Nghiệp vụ lƣu động mặt đất thoại tƣơng tự F3E Thực tế khảo sát đo kiểm xạ rò rỉ từ khuếch đại truyền hình cáp mạng CATV tỉnh thuộc địa bàn quản lý Trung tâm Tần số vơ tuyến điện khu vực V tín hiệu nhiễu analog PAL Các xạ analog PAL gây can nhiễu cho đài di động (xe taxi) công ty taxi hoạt động xung quanh khu vực Sunflower – Văn Cao – Hải Phòng tần số 154.500 MHz Để đánh giá can nhiễu hệ thống truyền hình cáp hệ thống lưu động mặt đất, đề cập đến hệ thống tín hiệu thoại tương tự, cần có thơng số sau:  Cường độ trường tối thiểu bảo vệ cho nghiệp vụ lưu động mặt đất  Tỷ số bảo vệ cho tín hiệu lưu động mặt đất tín hiệu nhiễu truyền hình tương tự - analog PAL  Giá trị cường độ trường can nhiễu analog PAL lớn cho phép b) Tính cƣờng độ trƣờng mong muốn tối thiểu cho nghiệp vụ lƣu động mặt đất băng tần VHF/UHF Áp dụng công thức để tính giá trị cường độ trường mong muốn tối thiểu cho hệ thống thông tin vô tuyến điện thoại tương tự lưu động mặt đất: Ta có: Prx = S Ae Trong Prx cơng suất thu (W); S mật độ thông lượng công suất (W/m2) S = E2/120π; Ae góc mở anten thu (m2) Ae = λ2.G/4π; λ bước sóng (m) λ = 300/f(MHz); G tăng ích anten, anten đẳng hướng G = 1; E cường độ trường anten (V/m) Prx = (E2/120π).(λ2.G/4π) E2 = (4π/λ2.G) E = (4π/λ).SQRT(30.Prx/G)= (4π.f/300).SQRT(30.Prx/G) Chuyển sang đơn vị logarit ta có e/dB(µV/m) = prx/dBm – g/dB + 20log(f/MHz) + 77.2 prx/dBm = Tạp âm Rx + tỷ số S/N yêu cầu Tạp âm Rx = -174 dBm/Hz + 10log(BW/Hz) + NF/dB + L/dB Theo khuyến nghị ITU –R SM 851-1 Sử dụng chung băng tần V/UHF nghiệp vụ quảng bá nghiệp vụ cố định lưu động gía trị cường độ trường tối thiểu bảo vệ cho hệ thống thông tin vô tuyến điện lưu động mặt đất có khoảng cách phân kênh 30 KHz hay 25 KHz cho bảng đây: 96 Đối với hệ thống thông tin vô tuyến điện lưu động mặt đất thoại sử dụng khoảng cách kênh 12.5 KHz 15 KHz giá trị cường độ trường trung bình tối thiểu bảo vệ cao dB b) Tính cƣờng độ tín hiệu analog PAL nhiễu lớn cho phép Theo khuyến nghị ITU –R SM 851-1 Sử dụng chung băng tần V/UHF nghiệp vụ quảng bá nghiệp vụ cố định lưu động tỷ số bảo vệ cho tín hiệu thoại tương tự mong muốn tín hiệu nhiễu truyền hình tương tự 10 dB Tỷ số bảo vệ 10 dB cho hệ thống lưu động mặt đất áp dụng tín hiệu mong muốn nằm băng thơng ±0.5 MHz tín hiệu hình truyền hình tương tự Giá trị cường độ tín hiệu analog PAL nhiễu lớn cho phép xác định bảng sau [6]: Băng tần số (MHz) 44-68 87.5-108 174-254 470-582 Chú ý tỷ số bảo vệ 10 dB áp dụng tín hiệu mong muốn nằm băng thông ±0.5 MHz sóng mang hình tín hiệu nhiễu PAL Analog Tỷ số bảo vệ tương đối theo phân cách tần số tín hiệu mong muốn tần số sóng mang hình theo hình vẽ đây: 97 c) Đánh giá can nhiễu Như tín hiệu mong muốn nằm băng thơng sóng mang hình màu hay âm tín hiệu truyền hình nhiễu tỷ số bảo vệ 10 dB, - 10 dB dB Do giá trị cường độ trường can nhiễu gây can nhiễu cho hệ thống thông tin lưu động mặt đất thoại băng tần UHF lớn 14 dBµV/m, 34 dBµV/m 24 dBµV/m Trong trường hợp tín hiệu mong muốn nằm dải tần kênh truyền hình ngồi băng thơng sóng mang hình, màu tiếng hình vẽ tỷ số bảo vệ – 20 dB Như giá trị cường độ trường can nhiễu gây can nhiễu cho hệ thống thông tin lưu động mặt đất thoại băng tần UHF lớn 44 dBµV/m 4.5.3 Nghiệp vụ lƣu động mặt đất CDMA450 MHz a) Đặc điểm kỹ thuật hệ thống CDMA450 [18] Thông số hệ thống Khoảng cách sóng mang (MHz) Cơng suất phát (dBm) Tăng ích anten (dBi) Suy hao cáp (dB) Chiều cao anten (m) Hệ số tạp âm máy thu Mức tạp âm nhiệt máy thu (dBm) Độ nhạy máy thu (dBm) Phương thức song cơng Tỷ số bảo vệ (dB) Phân kênh sóng mang CDMA450 Sóng mang thứ (MHz) Sóng mang thứ hai (MHz) Sóng mang thứ ba (MHz) b) Đánh giá can nhiễu Đối với trạm gốc CDMA, tỉ số cơng suất tín hiệu nhiễu cơng suất tạp âm nhiệt I/N = - dB, suy ngưỡng nhiễu trạm gốc CDMA -114 dBm/1.25 MHz Áp dụng cơng thức: e/dB(µV/m) = prx/dBm – g/dB + 20log(f/MHz) + 77.2 + L/dB = -114 – 12 + 20log (450) + 77.2 + = Ta có giá trị cường độ trường nhiễu lớn cho phép dBµV/m Trong trường hợp tín hiệu analog PAL 90% cơng suất tín hiệu tập trung sóng mang hình ( Băng thơng