57
Hình 2.19 Sơ đồ nguyên lý về mạng truyền dẫn HFC [4]
Để đáp ứng được các dịch vụ muốn cung cấp trên mạng HFC thì mạng truyền dẫn sẽ phải đáp ứng những tiêu chuẩn kỹ thuật sau:
Là một mạng cáp lai HFC kết hợp (Kết hợp giữa 2 phương án HFC truyền thống và HFC Fiber Deep). Đây cũng là công nghệ truyền dẫn đang được áp dụng phổ biến cho tất cả các mạng truyền hình cáp trên thế giới hiện nay.
Mạng quang nối giữa HE với các Hub được gọi là mạng vòng Ring, dùng cửa sổ bước sóng 1550 nm, đáp ứng được nhu cầu truyền tín hiệu đi xa và có khả năng khuếch đại khi tín hiệu suy giảm.
Giữa HE/Hub với các Node có thể truyền tín hiệu theo mạng hình sao hoặc mạng vòng Ring như hình vẽ, và dùng cửa số bước sóng 1310 nm. Dự án lựa chọn giải pháp xây dựng mạng hình sao.
Cáp nối giữa Node quang đến thuê bao là cáp đồng trục, được bố trí theo mô hình cây, được chia đến các thuê bao từ node quang bằng các loại cáp khác nhau: cáp QR540, cáp RG-11 và cáp RG-6.
58
Mạng truyền dẫn tín hiệu truyền hình cáp là hệ thống xương sống của toàn bộ hệ thống cung cấp dịch vụ. Phần này chiếm tỉ trọng lớn trong tổng chi phí đầu tư của toàn bộ dự án. Trong môi trường truyền dẫn tín hiệu từ trung tâm mạng đến các thuê bao. Môi trường truyền dẫn tín hiệu sẽ là các hệ thống cáp lai HFC. Nó có nhiệm vụ nhận tín hiệu ra từ các thiết bị trung tâm, điều chế, khuếch đại và truyền vào mạng cáp, các thiết bị khác trong mạng có nhiệm vụ khuếch đại, cấp nguồn và phân phối tín hiệu truyền hình đến tận thiết bị của thuê bao.
*Các thiết bị chính tại Head-End/Hub
a) Máy phát quang hướng xuống (Optical Forward Transmitter)
Có chức năng biến đổi tín hiệu điện cao tần RF sang tín hiệu quang. Nó là thành phần tất yếu của mạng truyền dẫn HFC, làm việc ở bước sóng 1310 nm với các máy phát cung cấp cho các Node phục vụ thuê bao, ở bước sóng 1550 nm với các máy phát trên vòng Ring.
Được sử dụng tại cả Head-End và Hub.
Hình 2.20 Máy phát quang
b) Bộ khuếch đại quang (EDFA)
Là một bộ khuếch đại hiệu suất cao, hoạt động ở bước sóng 1550 nm, đảm bảo ít nhiễu. Các khuếch đại hiệu suất cao cho phép các nhà điều hành sử dụng các máy phát 1550 nm analog để truyền tín hiệu đi xa.
Được đặt tại HUB hoặc trên tuyến quang ở những điểm công suất tín hiệu đã bị suy hao quá lớn.
c) Máy thu quang hướng xuống (Forward Receiver)
Có chức năng thu tín hiệu quang được truyền từ HE tới và biến đổi về tín hiệu RF để chuyển tiếp đến các khâu xử lý tiếp theo.
59
d) Máy thu quang hướng về (Reverse Receiver)
Có chức năng thu tín hiệu thông tin của thuê bao được truyền từ Node quang về HUB và biến đổi về tín hiệu RF, rồi tín hiệu được chuyển sang các khâu xử lý tiếp theo.
Máy thu quang hướng về được đặt tại các HUB và HE.
e) Bộ chia quang (Optical Splitter)
Có chức năng chia công suất tín hiệu quang từ một giá trị thành nhiều giá trị nhỏ hơn để đáp ứng nhu cầu cung cấp tới các Node hoặc HUB. Ảnh hưởng của suy hao tại bộ chia thấp, suy hao do phân cực thấp. Có nhiều bộ chia quang như: 1x4, 2x4, 1x8, 1x16 với yêu cầu tỉ lệ suy hao thấp, hoạt động ở cả hai cửa sổ 1310 nm và 1550 nm.
Bộ chia quang thường đặt sau máy phát quang tại HE và HUB.
f) Bộ nguồn (Power Supply)
Dùng để cấp nguồn cho hoạt động của các thiết bị tại Head-End/Hub với hiệu suất cao. Bộ nguồn có kết cấu gọn nhẹ và chắc chắn với công suất đủ lớn và có màn hình hiển thị thông số.
*Các thiết bị tại trên đường truyền và Node quang [4]
a) Cáp sợi quang (Optical Fibre)
Là cáp truyền dẫn tín hiệu từ máy phát quang tại Head-End/Hub tới Hub và Node quang. Cáp quang được sử dụng là loại cáp đơn mode có chất lượng cao thích hợp với việc truyền dẫn tín hiệu đi xa mà suy hao không đáng kể.
Hình 2.21 Sợi cáp quang [4]
Cáp sợi quang được lựa chọn cho mạng cáp quang cho phép truyền đi trong khoảng cách xa mà sử dụng rất ít hoặc không cần các bộ khuyếch đại dọc đường truyền. Cáp có vỏ bọc chắc chắn, chịu được điều kiện ngoài trời. Có thể chọn cáp có số sợi quang khác nhau tùy theo số thuê bao và số lượng dịch vụ cung cấp. Nên dùng cáp có số sợi dự phòng lớn để cho khả năng mở rộng trong tương lai. Cũng có khả năng cho
60 các công ty khác thuê lại số sợi quang này.
Hệ thống các dây cáp quang chính là xương sống của mạng truyền dẫn. Tùy theo từng địa điểm thi công lắp đặt mà sẽ chọn loại cáp treo, hoặc cáp chôn ngầm. Các sợi quang hiện nay được sản xuất ngày càng tốt, đảm bảo chất lượng để giảm suy hao đến mức tối đa. Hơn nữa, chúng được bọc bằng các lớp vỏ đặc biệt để bảo vệ nên có thể chịu được các điều kiện thời tiết khắc nghiệt và thi công ở nhiều địa hình khác nhau. Các thiết bị phụ trợ trên đường truyền cáp gồm có giá đỡ, giắc nối, phụ kiện gia cố, treo, gá…
b) Các Node quang
Là thiết bị chuyển đổi tín hiệu từ quang sang điện và ngược lại. Nó có nhiệm vụ thu nhận tín hiệu quang đầu vào và biến đổi sang tín hiệu điện rồi truyền đi các hướng thuê bao trên hệ thống cáp đồng trục. Khi có tín hiệu yêu cầu từ phía khách hàng đến trung tâm, nó có chức năng chuyển đổi tín hiệu yêu cầu RF đó sang tín hiệu quang và truyền ngược trở lại Head-End/Hub.
Hình 2.22 Node quang [4]
Node quang gồm 2 module:
Module thu: Có chức năng thu tín hiệu quang truyền từ Head-End/Hub tới và biến đổi thành tín hiệu RF để cung cấp cho các thuê bao thông qua mạng đồng trục.
Module phát chiều về: Có chức năng thu tín hiệu RF thông tin từ thuê bao rồi biến đổi thành tín hiệu quang truyền về Hub.
Thông thường, một Node quang có 2 cổng quang và 4 đầu ra cao tần RF. Tần số hoạt động của băng thông là từ 85 đến 870 MHz cho chiều xuống và từ 5 đến 65 MHz cho chiều lên. Ngoài ra cũng có Node quang có 2 đầu ra cao tần RF. Nó hỗ trợ một khoảng rộng các cấu trúc mở rộng và thích hợp cho các ứng dụng của mạng HFC truyền thống và Fiber deep. Yêu cầu của dự án là mỗi Node quang phải có một nguồn dự phòng để dùng trong trường hợp nguồn điện tại khu vực Node bị mất thì Node quang vẫn có
61
thể hoạt động bình thường trong một khoảng thời gian nhất định. Để tránh rủi ro về nguồn và thuận tiện cho việc sử dụng nguồn dự phòng, nên chọn lựa địa điểm đặt Node và Hub tại những nơi ở gần trạm biến áp điện và gần nơi giao nhau giữa các pha điện lưới.
c) Bộ suy hao quang
Hình 2.23 Bộ suy hao quang [4]
Bộ suy hao quang được sử dụng trong trường hợp, tín hiệu quang truyền đến node có công suất lớn hơn so với công suất quang yêu cầu tại đầu vào của Node quang. Có các giá trị suy hao từ 1 dB đến 30 dB. Các bộ suy hao quang có thể sử dụng tại Node quang hoặc ở đầu ra /vào máy phát/máy thu (Tại Trung tâm/Hub).
2.6.2 Mô hình truyền dẫn IP
Toàn bộ truyền dẫn nội dung kênh truyền từ kênh gốc (source) đến thiết bị phát kênh tín hiệu RF (IP/RF HeadEnd) là IP, sau đó dùng mạng HFC để truyền tải đến khách hàng.
Với mạng core IP và Metro Ethernet đã được đầu tư bài bản và dùng các công nghệ tiên tiến, việc triển khai thêm dịch vụ truyền hình cáp mở rộng trên nền mạng core IP này với mức đầu tư tối thiểu, điều này làm giảm phần lớn chi phí xây dựng mạng truyền dẫn cho dịch vụ truyền hình.
2.6.3 Yêu cầu về cáp đồng trục và xây dựng mạng cáp đồng trục
Yêu cầu:
-Được thiết kế cho toàn dải truyền hình: 5 MHz ÷ 870 MHz.
-Đảm bảo phù hợp để truyền dẫn tín hiệu tương tự và tín hiệu số.
-Mạng được thiết kế hai chiều, đảm bảo truyền dẫn tốt tín hiệu truyền hình và các dịch vụ gia tăng 2 chiều như truyền hình tương tác, Internet, VoIP, ….
62
Xây dựng:
Mạng cáp đồng trục có 2 phần chính: mạng cáp trục dẫn từ các node tới các khu dân cư tập trung, sử dụng cáp QR-540 hoặc QR500; mạng cáp nhánh đưa tín hiệu đến tận thuê bao sử dụng 2 loại cáp RG-11 và RG-6.
Mạng cáp đồng trục sẽ được thiết kế bao gồm mạng cáp sử dụng cáp QR540, RG 11 và RG 6. Nguyên tắc của việc thiết kế mạng cáp là sử dụng đường cáp QR540 làm đường trục, đường cáp QR540 hoặc RG11 làm đường cáp tiếp cận thuê bao và RG 6 đưa tín hiệu đến từng thuê bao. Trong hệ thống cáp đồng trục chỉ có cáp QR 540 được phép cho nguồn chạy qua.
Mạng cáp đồng trục sử dụng cáp QR540, tạo một đường trục chính cung cấp tín hiệu cho các bộ khuyếch đại từ các Node quang. Mạng được thiết kế với mục đích để truyền dẫn tín hiệu đi xa và dẫn nguồn cung cấp cho các khuyếch đại từ các biến áp nguồn. Phân chia đường trục tới các khu phố bằng các thiết bị chia có đường nguồn truyền qua.
Mạng cáp đồng trục sử dụng cáp QR540, RG11 sẽ là các đường cáp phân nhánh tới khách hàng. Cáp QR 540, RG11 sẽ dẫn tín hiệu từ các bộ khuyếch đại phân bố của đường cáp QR540 tới các bộ chia tín hiệu, từ các bộ chia này sẽ cung cấp tín hiệu cho khách hàng.
Cáp đồng trục suy hao không đều ở các tần số, tần số cao suy hao lớn và tần số thấp suy hao nhỏ. Cụ thể như Bảng 2.4 :
Tần số Mhz Suy hao dB/100 M Cáp QR 540 Cáp RG 11 Cáp RG 6 5 0.46 1.25 1.9 55 1.54 3.15 5.25 83 1.9 3.87 6.40 211 3.12 6.23 10
63 Tần số Mhz Suy hao dB/100 M Cáp QR 540 Cáp RG 11 Cáp RG 6 250 3.38 6.72 10.82 300 3.71 7.38 11.64 350 4.03 7.94 12.63 400 4.33 8.53 13.61 450 4.59 9.02 14.43 500 4.89 9.51 15.29 550 5.12 9.97 16.08 600 5.38 10.43 16.73 750 6.07 11.97 18.54 865 6.56 13.05 20.1 1000 7.12 14.27 21.49
Bảng 2.4 Mối liên hệ giữa tần số và suy hao trên cáp đồng trục
Cáp đồng trục và các hộp kỹ thuật sẽ được đi ngầm tại những tuyến phố đã có tuyến cống bể và treo trên các cột điện hạ thế dọc theo trục truyền dẫn tại những nơi chưa xây dựng tuyến cống. Các cột này sẽ được thuê từ công ty điện lực địa phương theo thoả thuận và hợp đồng được ký kết giữa Công ty mới được thành lập và Công ty điện lực.
2.6.4 Thiết bị cho phần mạng đồng trục
Khách hàng được cấp tín hiệu đến nơi nhờ vào việc triển khai, xây dựng mạng đồng trục từ Node quang toả đi.
64
Hình 2.24 Bộ khuyếch đại [4]
Là thiết bị dùng để tăng cường độ tín hiệu RF trên mạng đồng trục khi tín hiệu bị suy yếu giúp tín hiệu truyền tải đi xa.
Có hai loại khuếch đại đường trục (Trunk) sử dụng trên đường trục và khuếch đại nhánh (Line) sử dụng để phân phối tín hiệu đến các thuê bao.
Các khuếch đại này có thể có 1 hoặc 2 đầu ra tuỳ theo mục đích sử dụng.
b)Bộ cấp nguồn (Power Supply)
Trong hệ thống mạng truyền hình cáp các thiết bị tích cực (Node, khuếch đại) cần phải có nguồn cung cấp để hoạt động, các thiết bị này không sử dụng nguồn trực tiếp mà dùng hệ thống cấp nguồn từ xa (line power). Điện áp làm việc của các thiết bị này nằm trong dải 24 ÷ 90 V AC, bộ cấp nguồn cung cấp điện áp 60 V AC cho hệ thống.
c) Bộ chèn nguồn (Power Insert)
Bộ chèn nguồn đóng vai trò đưa nguồn vào hệ thống để cung cấp cho mạng. Sử dụng bộ chèn nguồn ta có thể cung cấp nguồn theo thiết kế bằng cách cắm hoặc nhổ cầu trì.
d)Bộ chia có định hướng (Directional Couple)
Hình 2.25 Bộ chia có định hướng [4]
Bộ chia tín hiệu cao tần có định hướng gồm 1 đầu ra ưu tiên suy hao ít để đưa tín hiệu đi xa, đầu không ưu tiên cấp cho các thiết bị khác chỉ cần mức tín hiệu thấp hơn.
65
cho nguồn chạy qua, còn DC Outdoor cho nguồn chạy qua. Bảng suy hao của các loại DC:
STT Suy hao In/Out Suy hao In/Tap
DC 8 2.2 dBm 8 dBm
DC 12 1.7 dBm 12 dBm
DC 16 1.2 dBm 16 dBm
Bảng 2.5 Bảng tính suy hao các loại bộ chia định hướng
e) Bộ chia (Splitter)
Hình 2.26 Bộ chia [4]
Dùng để chia tín hiệu thành những mức tín hiệu nhỏ hơn đưa vào các hướng khác nhau tạo độ lợi về mặt khoảng cách địa lý.
Có nhiều cách phân loại bộ chia:
Theo vị trí:
- Bộ chia Indoor được dùng trong nhà không cho nguồn truyền qua, chỉ dùng để chia tín hiệu.
- Bộ chia Outdoor dùng ngoài trời vừa dùng để chia tín hiệu cừa dùng để cấp nguồn cho các khuếch đại sau nó
Theo số cửa ra:
- Chia 2 - Chia 3
66 Bảng suy hao của các bộ chia:
Tên thiết bị In/Out
Chia 2 4 dBm
Chia 3 7.5 dBm
Chia 3 U (không cân bằng) 8/3.5/8 dBm
Bảng 2.6 Bảng suy hao một số loại bộ chia thông dụng
f) Bộ chia Tap-off
Dùng để cung cấp tín hiệu đến các thuê bao.
Bộ Tap-off là thiết bị có một đường Out ưu tiên cho tín hiệu đi thẳng và tín hiệu các đầu còn lại bị suy hao đi một lượng tín hiệu vừa đủ để cung cấp đến các thuê bao. Có rất nhiều các bộ Tapoff có mức suy hao tín hiệu khác nhau. Vì tín hiệu RF khi đi xa suy hao trên cáp thuê bao rất lớn trong khi mức tín hiệu đến thuê bao yêu cầu trong khoảng tương đương nhau cho lên ta phải dùng bộ Tapoff để chia tín hiệu đến các thuê bao.
Có hai loại Tap:
- Tap-Off Indoor dùng trong nhà. - Tap-Off Outdoor dùng ngoài trời.
Tên thiết bị
Insertion loss dBm
(Suy hao cho đường đi thẳng)
Tap Loss dBm
(Suy hao cho cửa cung cấp đến thuê bao)
Tap 4 cửa 29 dBm 1.2 29
Tap 4 cửa 26 dBm 1.3 26
Tap 4 cửa 23 dBm 1.3 23
67
Tên thiết bị
Insertion loss dBm
(Suy hao cho đường đi thẳng)
Tap Loss dBm
(Suy hao cho cửa cung cấp đến thuê bao) Tap 4 cửa 17 dBm 2 17 Tap 4 cửa 14 dBm 2.6 14 Tap 4 cửa 11 dBm 3 11 Tap 4 cửa 08 dBm 0 8 Tap 8 cửa 29 dBm 1.4 29 Tap 8 cửa 26 dBm 1.7 26 Tap 8 cửa 23 dBm 1.7 23 Tap 8 cửa 20 dBm 2.2 20 Tap 8 cửa 17 dBm 2.8 17 Tap 8 cửa 14 dBm 3.5 14 Tap 8 cửa 11 dBm 0 11
Bảng 2.7 Bảng suy hao một số loại Tap-off thông dụng
g) Các thiết bị phụ trợ khác
Ngoài ra, còn cần có các phụ kiện để lắp đặt, triển khai mạng đồng trục như các loại connector, gông, đai…
2.7 Thiết bị tại thuê bao
2.7.1 Bộ giải mã truyền hình số (STB)
STB là thiết bị dùng để thu, xử lý, giải mã tín hiệu các dịch vụ truyền hình kỹ thuật số mặt đất, vệ tinh, cáp, IPTV…và chuyển các tín hiệu này ra tivi qua cổng video và audio.
68
Với xu thế hội tụ số tại điểm cuối (nhà khách hàng) thì STB phải được tích hợp nhiều tiện ích, tính năng nhằm đem lại giá trị tích hợp thực sự cho khách hàng sử dụng dịch vụ. Tính năng, đặc điểm và yêu cầu cơ bản của STB
- Tương thích với chuẩn DVB-C.