Kỹ thuật truyền hình cáp: Thiết kế và triển khai

Mạng có cấu trúc kết hợp cáp quang và cáp xoắn đồng

Với mạng kiểu này, cáp quang thực hiện nhiệm vụ truyền tín hiệu từ trung tâm đến các nút quang tại khu vực thuê bao, từ nút quang đến thuê bao sẽ là cáp đồng xoắn điện thoại bình thường. - Nếu triển khai mạng kết hợp cỏp quang và cỏp đồng xoắn, rừ ràng hoàn toàn phải dựa vào hệ thống mạng viễn thông bưu điện dẫn đến không thuận lợi và linh hoạt trong quá trình triển khai và điều hành mạng.

Mạng toàn cáp quang

- Không thể truyền được tín hiệu truyền hình tương tự vì để truyền một kênh truyền hình tương tự yêu cầu độ rộng băng thông là 6 MHz với hệ NTSC và 8 MHz với hệ PAL. - Chỉ có thể truyền được tín hiệu truyền hình số có nén và chỉ truyền được 2 đến 3 kênh truyền hình.

Truyền dẫn tín hiệu trên mạng truyền hình cáp

Các thành phần của hệ thống truyền hình cáp 1. Cáp đồng trục

Các bộ khuếch đại và ổn định

Vì cáp đồng trục có tổn hao phụ thuộc 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. 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, tùy thuộc vào số lượng Tap giữa các bộ khuếch đại đường dây dải rộng.

Hệ thống cáp sợi quang

- Một hoặc hai bộ lọc WDM (còn gọi là bộ ghép lựa chọn bước sóng WSC) - Một sợi EDF. Trong sơ đồ I.16.a) hệ thống EDFA chỉ có một hướng bơm thuận, bước sóng bơm truyền cùng hướng với bước sóng tín hiệu cùng đưa tới sợi EDF. Sợi EDF thường cú lừi nhỏ hơn và hệ số NA lớn hơn so với sợi đơn mode SMF. Do vậy để ghép nối giữa 2 loại sợi khác nhau phải dùng các kỹ thụât ghép nối không chuẩn. Để ghép ánh sáng từ laser bơm vào sợi SMF, sử dụng các loại vi thấu kính khác nhau, tuỳ theo đặc điểm của sợi quang mà các loại thấu kính này có thể là tròn, méo hoặc làm giả thấu kính trực tiếp ngay trên sợi quang bằng cách làm nhọn đầu sợi quang. Hệ thống EDFA thứ hai trong hình I.16b) tín hiệu phát được khuếch đại khi sử dụng bơm ngược hướng. Do vậy tín hiệu vào truyền ngược hướng với bước sóng bơm. Hệ thống EDFA thứ ba trong hình I.16c) sử dụng bơm cả 2 hướng thuận và ngược chiều từ 2 phía của sợi EDF. Hệ số khuếch đại khác nhau giữa các kênh số phát ở các bước sóng khác nhau qua các EDFA nối tiếp, có thể gây ra sự khác công suất quang rất lớn tại đầu thu gây nên lỗi bit BER không chấp nhận được đối với một số kênh trong khi các kênh khác lại đạt yêu cầu.

Modem cáp

Công nghệ modem cáp hoạt động qua mạng HFC hai chiều có thể cung cấp tốc độ dữ liệu đường xuống lớn hơn 30 Mb/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 10 Mb/s. Bộ điều hưởng bao được nối trực tiếp với đầu ra của mạng TV cáp, đầu ra này cung cấp truyền dẫn hướng lên và xuống cho toàn bộ các phần khác của modem cáp điều hưởng này sẽ được tích hợp với bộ phối hợp thành một bộ điều hưởng chuyển đổi kép( dual-conversion) và bộ xử lý tín hiệu số để giải điều chế các tín hiệu 64 và 256 QAM.

Các thông số ảnh hưởng tới mạng truyền hình cáp 1. Các đại lượng đặc trưng cho nhiễu

Tuy nhiên còn có nhiều nhân tố khác ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống như: sự phụ thuộc của suy giảm trong cáp và nhiễu vào nhiệt độ, mức chịu đựng AGC và ASC, đáp ứng tần số của hệ thống, độ chính xác của việc kiểm tra thiết bị v.v. Tuy nhiên các mạng CATV hiện nay với số lượng lớn các kênh AM/VSB và có mức quá tải cao, các hiệu ứng do méo XMOD gây ra thường không thể phát hiện được do có sự xuất hiện của nhiễu CSO/CTB, do vậy không gây ra những vấn đề nghiêm trọng cho các nhà điều hành cáp.

Thiết kế tối ưu mạng truyền hình cáp HFC

PAtt=dAtt.L+([L/l]−1).αSlip +αCoup +MMargin (I.23) So sánh tổng công suất suy hao trên toàn tuyến PAtt với tổng tổn hao cho phép của bộ thiết bị thu phát, nếu nhỏ hơn thì thiết bị thoả mãn cho tuyến, ngược lại nếu phần công suất tổn hao tổng vượt quá công suất tổn hao cho phép của bộ thiết bị thì phải cần có thêm các bộ khuếch đại cho tuyến hoặc thay thế thiết bị khác. Từ hệ thống truyền hình phát quảng bá phải sử dụng ăng ten để thu sóng, tín hiệu thu không ổn định do có quá nhiều các sóng trong không gian, có những vùng không thể thu được tín hiệu, người dùng có thể yên tâm về chất lượng tín hiệu, có thể xem được nhiều kênh truyền hình trong nước và nước ngoài với hệ thống truyền hình cáp (CATV: Community Antena Television).

Cấu hình của hệ thống

Headend có nhiệm vụ tiếp nhận các tín hiệu truyền hình từ nơi sản xuất chương trình hoặc các mạng khác như từ vệ tinh, mạng quảng bá mặt đất, trong trường hợp cung cấp các dịch vụ số liệu thì nó có nhiệm vụ giao tiếp với mạng PSTN, Internet… Hub là các thiết bị tiếp nhận các tín hiệu cung cấp từ headend và tiếp tục cung cấp cho các nút quang. Nếu chỉ có một CMTS đặt tại headend thì các thông tin hướng lên từ modem cáp truyền đến các hub phải được truyền tới CMTS thông qua một sợi quang, và như vậy CMTS phải kết nối với 200 sợi quang (40 sợi mỗi hub) rất khó quản lí.

Hoạt động của hệ thống

Tuy nhiên, nhằm mục đích phù hợp với các hệ thống dựa trên DVB-C của Châu Âu, DOCSIS đã có thêm một lựa chọn cho các hệ thống này là Euro-DOCSIS, trong đó qui định dải tần số cho kênh hướng lên là 5-65 MHz, các kênh hướng xuống sẽ có dải thông 8 MHz. Trong hệ thống modem cáp theo chuẩn DOCSIS 1.0 dữ liệu được truyền theo loại dịch vụ gọi là Best-effort, mỗi modem cáp cố gắng để đạt được tốc độ truyền cao nhất có thể và dịch vụ này vẫn có thể được cung cấp khi mà độ rộng băng thông giảm xuống.

Triển khai các dịch vụ ứng dụng

Kết quả nghiên cứu và đánh giá này cho thấy, các đặc tính như: chỉ tiêu chất lượng (Performmance Metrics), tải (Load), năng suất truyền qua (Throughput), khả năng đáp ứng yêu cầu QoS… DOCSIS đều tỏ ra trội hơn so với DAVIC. Do các đặc tính bảo mật thông tin cao như được qui định trong các chuẩn DOCSIS 1.0 và được nâng cấp trong DOCSIS 1.1 mạng truyền hình cáp có thể được sử dụng để thiết lập các mạng riêng ảo VPN (Vitual Private Network) phục vụ cho các công ti, và các ứng dụng của thương mại điện tử.